VPLIV POSTOPKA PREDOBDELAVE BOMBAŽNE TKANINE NA ADSORPCIJO BARVILA METILORANŽ

UNIVERZA V LJUBLJANI

NARAVOSLOVNOTEHNIŠKA FAKULTETA

ODDELEK ZA TEKSTILSTVO, GRAFIKO IN OBLIKOVANJE

VPLIV POSTOPKA PREDOBDELAVE BOMBAŽNE TKANINE NA ADSORPCIJO BARVILA METILORANŽ

DIPLOMSKO DELO

UNIVERSITY OF LJUBLJANA

FACULTY OF NATURAL SCIENCES AND ENGINEERING DEPARTMENT OF TEXTILES, GRAPHIC ARTS AND DESIGN

INFLUENCE OF THE PRETREATMENT PROCESS OF COTTON FABRIC ON ADSORPTION OF METHYL ORANGE

DYE

DIPLOMA THESIS

JASNA SKOKO

PODATKI O DIPLOMSKEM DELU

Število listov: 42 Število strani: 31 Število slik: 13

Število preglednic: 13 Število literaturnih virov: 15 Število prilog: /

Študijski program: visokošolski strokovni študijski program (1. stopnje) Tekstilno in oblačilno inženirstvo

Komisija za zagovor diplomskega dela:

Predsednica: prof. dr. Barbara Simončič Mentorica in članica: doc. dr. Mateja Kert Članica: doc. dr. Brigita Tomšič

Ljubljana, september 2021

ZAHVALA

Iskreno se zahvaljujem svoji mentorici doc. dr. Mateji Kert za vso pomoč, nasvete in spodbujanje pri izdelavi diplomskega dela.

Najbolj se zahvaljujem svoji družini, ki me je skozi leta študija in pri procesu izdelave zaključnega dela motivirala in bodrila. Brez njihove podpore ne bi bila tako uspešna in zagnana.

Zahvala gre tudi mojim prijateljem, ki so mi stali ob strani, mi svetovali po svojih najboljših močeh in me spodbujali.

IZVLEČEK

V diplomskem delu je bila proučevana obarvljivost bombažne tkanine z indikatorskim barvilom metiloranž (MO). Barvanje bombažnih tkanin je bilo izvedeno po izčrpalnem postopku barvanja. Barvanje je bilo opravljeno po dveh postopkih, in sicer brez kationske predobdelave in z dodatkom elektrolita ter s kationsko predobdelavo in brez dodatka elektrolita v barvalno kopel. Obarvane tkanine so bile tudi poobdelane s kationskih sredstvom za izboljšanje mokrih obstojnosti obarvanj. Meritve barve na obarvanih tkaninah in koncentracija barvila v barvalni kopeli ob koncu barvanja so bile spektrofotometrično ovrednotene. pH-odzivnost pobarvanih tkanin je bila prav tako izmerjena spektrofotometrično po potopitvi vzorcev v pufrske raztopine različnih vrednosti pH. Na obarvanih tkaninah so bile preizkušane barvne obstojnosti proti gospodinjskemu in poklicnemu pranju, na umetni svetlobi, na vroče likanje in na drgnjenje. Barvne obstojnosti so bile izvedene in ocenjene v skladu s standardi SIST EN ISO. Rezultati raziskave so pokazali, da kationska predobdelava bombažne tkanine bistveno izboljša izčrpanje barvila MO iz barvalne kopeli na bombažno tkanino.

Pobarvana tkanina je barvno odzivna na spremembe pH. Barvna obstojnost pobarvanih tkanin pri pranju je slaba, kljub kationski poobdelavi. Pobarvane tkanine so dobro barvno obstojne na vroče likanje ter suho in mokro drgnjenje ter zelo slabo obstojne na svetlobi.

Ključne besede: barvanje, bombaž, metiloranž, kationska predobdelava, barvne obstojnosti

ABSTRACT

In this diploma thesis, the dyeability of cotton woven fabric with the indicator dye methyl orange (MO) was investigated. Dyeing was performed using the conventional exhaust dyeing process. Dyeing of cotton fabric was carried out by two methods, namely, without cationic pre-treatment and with the addition of electrolyte, and with cationic pre- treatment and without the addition of electrolyte in the dyebath. After dyeing, the dyed fabrics were treated with a cationic agent to improve the wet fastness properties of the fabric. The colour of the dyed fabrics and the concentration of the dye in the dyebath before and after dyeing were evaluated spectrophotometrically. The pH sensitivity of the dyed fabrics was also evaluated spectrophotometrically after the dyed fabrics were immersed in the buffer solutions with different pH values. The dyed fabrics were tested for colour fastness to domestic and commercial laundering, to artificial light, to hot pressing and to rubbing. The tests of colour fastness properties and their evaluation were carried out according to SIST EN ISO standards. The results showed that the cationic pre-treatment of the cotton fabric significantly improves the exhaustion of the dye MO onto the cotton fabric. The dyed fabric is sensitive to pH. The wash fastness of the dyed fabric is poor despite the cationic post-treatment. Dyed fabric has good colour fastness to hot pressing, dry rubbing and wet rubbing but very poor lightfastness.

Keywords: dyeing, cotton, methyl orange, cationic pre-treatment, colour fastness properties

KAZALO VSEBINE

IZVLEČEK ... iii

ABSTRACT ... iv

SEZNAM SLIK ... vii

SEZNAM PREGLEDNIC ... viii

SEZNAM OKRAJŠAV IN POSEBNIH SIMBOLOV ... ix

1 UVOD ... 1

2 TEORETIČNI DEL ... 3

2.1 KROMNA BARVILA ... 3

2.2 IONOKROMIZEM IN IONOKROMNA BARVILA ... 4

2.3 UPORABA IONOKROMNIH BARVIL ... 5

2.4 PREGLED STANJA RAZISKAV ... 6

2.4.1 Pregled dosedanjih raziskav ... 6

2.4.2 Pregled raziskav na Oddelku za tekstilstvo, grafiko in oblikovanje ... 7

3 EKSPERIMENTALNI DEL ... 8

3.1 TKANINA ... 8

3.2 BARVILO IN TEKSTILNA POMOŽNA SREDSTVA ... 8

3.3 POSTOPEK DELA ... 9

3.3.1 Predobdelava bombažne tkanine ... 9

3.3.2 Barvanje ... 9

3.3.3 Poobdelava bombažne tkanine ... 11

3.3.4 Oznake vzorcev ... 11

3.4.2 Določanje odzivnega časa ... 16

4 REZULTATI IN RAZPRAVA ... 17

4.1 SPEKTROFOTOMETRIČNE MERITVE ... 18

4.2 BARVNE OBSTOJNOSTI ... 26

5 SKLEPI ... 29

6 LITERATURNI VIRI ... 30

SEZNAM SLIK

Slika 1: Prikaz protonacije azobarvila (7) ... 4

Slika 2: Prehod barvila metil oranž iz oranžne (A) v rdečo (B) zaradi protonacije barvila (1) ... 5

Slika 3: Strukturna formula barvila MO (2) ... 8

Slika 4: Diagram barvanja ... 10

Slika 5: Umeritvena krivulja ... 18

Slika 6: Vzorci B, EB, EBK, KB in KBK (iz leve proti desni) ... 20

Slika 7: Refleksijske krivulje vzorcev B, EB, EBK, KB in KBK ... 21

Slika 8: Vrednosti K/S vzorcev B, EB, EBK, KB, in KBK v odvisnosti od valovne dolžine () ... 21

Slika 9: Refleksijske krivulje vzorcev KB pri različnih vrednostih pH ... 22

Slika 10: Vrednosti K/S vzorcev KB pri različnih vrednostih pH ... 22

Slika 11: Refleksijske vrednosti vzorcev KBK pri različnih vrednostih pH ... 23

Slika 12: Vrednosti K/S vzorcev KBK pri različnih vrednostih pH ... 23

Slika 13: Absorpcijski spektri barvila MO v pufrskih raztopinah različnih vrednostih pH ... 25

SEZNAM PREGLEDNIC

Preglednica 1: Lastnosti tkanine ... 8

Preglednica 2: Oznaka in opis vzorca, uporabljenega v raziskavi ... 11

Preglednica 3: Sestava pufrskih raztopin, uporabljenih v raziskavi ... 16

Preglednica 4: Koncentracije in absorbance raztopin za umeritveno krivuljo ... 18

Preglednica 5: Koncentracija barvila (cB) ob koncu barvanja in stopnja izčrpanja (E) ... 19

Preglednica 6: Barvne vrednosti vzorcev v sistemu CIELAB ... 19

Preglednica 7: Barvne vrednosti vzorcev KB v sistemu CIELAB po potopitvi v pufrske raztopine različnih vrednosti pH ... 24

Preglednica 8: Barvne vrednosti vzorcev KBK v sistemu CIELAB po potopitvi v pufrske raztopine različnih vrednosti pH ... 25

Preglednica 9: Vizualne ocene barvne obstojnosti tkanin proti pranju pri 40 °C po metodi A1S ... 26

Preglednica 10: Vizualne ocene barvne obstojnosti proti pranju pri 40°C po metodi A1M ... 26

Preglednica 11: Vizualne ocene barvne obstojnosti na umetni svetlobi ... 27

Preglednica 12: Vizualne ocene barvne obstojnosti pri vročem likanju ... 27

Preglednica 13: Vizualne ocene barvne obstojnosti pri drgnjenju ... 28

SEZNAM OKRAJŠAV IN POSEBNIH SIMBOLOV

B vzorec bombažne tkanine pred barvanjem

EB vzorec, pobarvan z barvilom MO in dodatkom NaCl

EBK vzorec, pobarvan z barvilom MO in dodatkom NaCl ter obdelan z Rewin MRT KB vzorec, predhodno kationiziran in nato barvan z barvilom MO

KBK vzorec, predhodno kationiziran, barvan z barvilom MO ter obdelan z Rewin MRT MO metiloranž

A absorbanca

a* lega barve na rdeče-zeleni osi barvnega prostora CIELAB b* lega barve na rumeno-modri osi barvnega prostora CIELAB C*ab kromatičnost barve v barvnem prostoru CIELAB

c koncentracija barvila MO v vodni raztopini, izražena v mol/L

c0 koncentracija barvila MO v barvalni kopeli na začetku barvanja, izražena v mol/L cB koncentracija barvila MO v barvalni kopeli ob koncu barvanja, izražena v mol/L E stopnja izčrpanja barvalne kopeli, izražena v %

K/S globina obarvanja

(K/S)i, vrednost K/S vsake meritve

L* svetlost barve v barvnem prostoru CIELAB

𝑛

s standardno odstopanje

 valovna dolžina, izražena v nm

max absorpcijski maksimum barvila, izražen v nm σ() standardno odstopanje vrednosti K/S

ΔE*ab barvna razlika v barvnem prostoru CIELAB

1 UVOD

Indikatorska barvila so v tekstilnem svetu vse bolj zanimiva zaradi svoje sposobnosti spremembe barve ob izpostavljenosti določenemu dejavniku. Že vrsto let jih uporabljajo za indikatorje v analizni kemiji, medicinski diagnostiki ipd., medtem ko so v tekstilstvu še vedno bolj v fazi preizkušanja barvil (1).

Kromna barvila delimo na več različnih skupin glede na to, kateri zunanji dejavnik (temperatura, UV-sevanje, električni tok, topilo, ion in pritisk) povzroči spremembo barve, zato jih v splošnem delimo na termokromna, fotokromna, elektrokromna, solvatokromna, ionokromna in piezokromna barvila. Ionokromna barvila delimo glede na ion, na katerega so občutljiva, še na halokromna (spremembo barve povzroči kislina ali alkalija), acidokromna (spremembo barve povzroči kislina) in metalokromna (spremembo barve povzroči kovinski ion) (1).

Metiloranž sodi med halokromna azobarvila. Ima eno sulfonsko skupino (2), zaradi česar je barvilo slabše topno v vodi. Zaradi prisotnosti sulfonske skupine je barvilo anionsko. Bombažna vlakna sodijo med naravna celulozna vlakna in se v tekstilni industriji najpogosteje uporabljajo. So hidrofilna vlakna, se hitro omakajo, nabrekajo in so prijetna za nošnjo. Funkcionalne (−OH) skupine na bombažnem vlaknu omogočajo, da se barvilo lahko veže nanje in tvori z vlaknom različne medmolekulske interakcije, ki so odvisne od vrste barvila in sestave barvalne kopeli. V vodi se bombažna vlakna negativno naelektrijo, prav tako tudi barvilo metiloranž. Vezanje med njima je oteženo, saj se med barvilom in vlaknom tvori elektrostatski odboj, zaradi česar je potreben dodatek elektrolita za povečanje izčrpanja barvila na vlakna. Dosedanje raziskave so pokazale nizko izčrpanje barvila metiloranž v koncentraciji 0,3 % glede na maso bombažne tkanine. Izčrpanje je bilo le 32 %, pri kopelnem razmerju 1 : 50 in dodatku 30 % NaCl, glede na maso tkanine (2, 3), kar pa je z vidika barvanja izredno slab izkoristek barvila. Zaradi majhne molekule barvila metiloranž so mokre obstojnosti barvila na bombažni tkanini slabe, kar je mogoče izboljšati s poobdelavo s kationaktivnim sredstvom.

V okviru raziskave smo se zato odločili, da bi dodatek elektrolita v barvalno kopel zamenjali s predobdelavo bombažne tkanine s sredstvom, ki bo na vlakna vpeljalo kationske skupine. Te bodo odgovorne za povečanje adsorpcije barvila metiloranž na bombažno tkanino. Mokre obstojnosti obarvanj pa bomo izboljšali s kationsko poobdelavo.

Bombažno tkanino bomo pobarvali z barvilom metiloranž po izčrpalnem postopku.

Barvanje bomo izvedli z dodatkom elektrolita in poobdelavo bombažne tkanine s poliamonijevo spojino in brez nje, kot tudi barvanje brez dodatka elektrolita s predhodno obdelavo bombažne tkanine z reaktivno poliamonijevo spojino in poobdelavo s poliamonijevo spojino in brez nje. Na obarvanih tkaninah bomo testirali barvne obstojnosti na pranje, svetlobo, vroče likanje in drgnjenje. Barvo in odzivnost pobarvanih tkanin na spremembo vrednosti pH bomo spektrofotometrično ovrednotili z uporabo barvnega prostora CIELAB.

Predpostavljamo, da se bo barvilo metiloranž iz kopeli bolje izčrpalo na bombažno tkanino, ki jo bomo predhodno kationizirali z reaktivno poliamonijevo spojino. Sočasno se bomo izognili tudi dodatku visokih koncentracij elektrolita. Slabo izčrpanje barvila na vlakna in dodatek visokih koncentracij elektrolita z ekološkega vidika nista sprejemljiva (4). V raziskavi tudi predpostavljamo, da se odzivnost barvila zaradi predhodne kationizacije bombažne tkanine ne bo spremenila, temveč bo sprememba barve zaradi večjega izčrpanja barvila še bolj vizualno zaznavna po potopitvi pobarvanih vzorcev v pufrske raztopine različnih vrednosti pH.

2 TEORETIČNI DEL

2.1 KROMNA BARVILA

Kromne materiale definiramo kot barvila, ki spremenijo barvo ob izpostavitvi zunanjemu dejavniku. Pomembno lastnost, ki jo imajo, je reverzibilna in nadzorovana sprememba barve. Uporabljajo se za visokotehnološke in netekstilne namene, kot npr.

v okulistiki, biomedicini in elektroniki, medtem ko so jih za tekstilne namene natančneje začeli proučevati v zadnjih tridesetih letih. Čeprav kromna barvila niso razvijali specifično za tekstilno industrijo, zanimanje zanje raste zaradi njihovega velikega potenciala pri oblikovanju pametnih tekstilij (1).

V več kot 150 letih razvoja smo pridobili ogromen razpon sintetičnih barvil, ki omogočajo barvanje različnih tekstilnih vlaken v različnih barvnih odtenkih. Med najpomembnejšimi lastnostmi barvil je predvidljivo in ponovljivo obarvanje, s tem da ima vezano barvilo dobre barvne obstojnosti na svetlobo in pranje. Vsaka sprememba barve na pobarvanih tekstilijah bi se običajno obravnavala kot nezaželena napaka;

vendar se je izkazalo, da obstaja tržna niša za barvila, ki drastično spremenijo barvo pri izpostavljenosti določenemu zunanjemu dejavniku, še posebej, kadar je sprememba barve reverzibilna. Takšna barvila se imenujejo kromna barvila. V tekstilstvu se najpogosteje uporabljajo fotokromna in termokromna barvila, manj pa elektrokromna, ionokromna in solvatokromna (1, 5). Ta barvila ponujajo velik potencial za izdelavo pametnih tekstilij in oblačil (1). Pametni materiali so kategorizirani kot aktivni, pasivni ali zelo pametni materiali (6). Pasivni pametni materiali zaznavajo dražljaje iz okolice (mednje prištevamo senzorje); aktivni pametni materiali zaznavajo dražljaje iz okolice in se nanje odzivajo ter poleg senzorjev vsebujejo tudi aktuatorje (sprožilce), ki se na dražljaje iz okolice tudi odzovejo; zelo pametni materiali pa zaznavajo, se odzovejo in se prilagodijo dražljajem iz okolice (6). Halokromne materiale, ki sodijo v podvrsto ionokromnih materialov, štejemo med pasivne pametne materiale. Prednost takih barvil je predvsem odzivnost brez električnega toka. Do sedaj so se odzivna barvila pretežno uporabljala za kreativno oblikovanje in inovativne izdelke (1).

2.2 IONOKROMIZEM IN IONOKROMNA BARVILA

Ionokromizem je ime za pojav, kjer reverzibilno spremembo barve povzročijo interakcije organskih spojin z ionskimi vrstami. V primeru ionokromizma lahko spojine prehajajo iz brezbarvnega v obarvano stanje ali iz ene barve v drugo. Med ionokromna barvila uvrščamo barvila, katerih barvna sprememba je pogojena s kislino ali alkalijo (halokromizem), kislino (acidokromizem) ali kovinskimi ioni (metalokromizem).

Halokromna barvila so občutljiva na vodikove ione (H⁺) (1).

Glavne skupine tehnično pomembnih pH-odzivnih barvil so ftalidi, triarilmetani in fluorani. Mednje prištevamo tudi preprosta azobarvila, med katere uvrščamo tudi barvilo metiloranž. Na sliki 1 je prikazana protonacija azobarvil. Če ima azobarvilo aminoskupino na parapoložaju, lahko poteče monoprotonacija na amino- (slika 1, B, amonijev tavtomer) ali azoskupini (slika 1, C, azonijev tavtomer) in nadaljnja protonacija do strukture, kjer sta amino- in azoskupina protonirani (slika 1, D). Azonijev tavtomer je stabiliziran, če je R1 akceptorska skupina na meta- ali parapoložaju do azoskupine, medtem ko je v nasprotnem primeru amonijev tavtomer stabiliziran z elektrondonorsko skupino. Barvna sprememba amonijevega tavtomera je hipsokromna in šibka, medtem ko je azonijevega tavtomera močna in batokromna.

Diprotonirano barvilo ima približno enako barvo kot osnovno barvilo (7).

Protonacija barvila metiloranž je prikazana na sliki 2 (1). Slednji prehaja iz oranžne v rdečo barvo zaradi protonacije barvila pri nizkih vrednostih pH.

A B

Slika 2: Prehod barvila metil oranž iz oranžne (A) v rdečo (B) zaradi protonacije barvila (1)

2.3 UPORABA IONOKROMNIH BARVIL

Halokromna barvila se že vrsto let uporabljajo v analizni kemiji kot indikatorska barvila pri kislinsko-bazičnih titracijah in kot pH-indikatorski papir. Metalokromni materiali se uporabljajo za zaznavo in analiziranje koncentracij kovinskih ionov. Halokromna barvila se tudi uporabljajo za ionoselektivne optične senzorje v medicinski diagnostiki, kontroli kemičnih procesov in okoljskem monitoringu (1).

V tekstilstvu se uporaba pH-indikatorskih barvil še raziskuje; objavljeni so bili članki, ki so testirali barvanje tekstila z različnimi halokromnimi barvili za konvencionalne tekstilije z uporabo standardnega procesa barvanja (2, 3). Raziskovali so tudi pH-odzivnost barvil s potopom obarvanih tekstilij v raztopine različnih vrednosti pH.

Dve indikatorski barvili, Brilliant Yellow in Alizarin, so v raziskavi uporabili za barvanje netkanih tekstilij iz nanovlaken poliamida 6 (3).

Predvideva se, da imajo pH-indikatorska barvila velik potencial za uporabo za medicinske tekstilije, npr. za povoje pri pacientih z opeklinami. Dokazano je, da se pH kože pri celjenju spreminja, zato bi lahko pH-indikatorska barvila pripomogla k temu, da povojev ne bi odstranili v prezgodnji fazi in poškodovali ranjenega predela. Veliko potenciala za uporabo halokromnih tekstilij je tudi za zaščitna oblačila in geotekstilije (1).

2.4 PREGLED STANJA RAZISKAV

2.4.1 Pregled dosedanjih raziskav

V raziskavi (3) so preizkušali vezanje različnih pH-odzivnih barvil na bombažnih tkaninah ter tkaninah poliamid 6 in poliamid 6,6. Uporabili so izčrpalni postopek barvanja. Barvanje bombažnih tkanin so izvedli v nevtralnem mediju, barvanje poliamidnih tkanin pa v kislem, ki so ga vzpostavili z ocetno kislino (pH 5). Pri barvanju bombažnih tkanin so uporabili elektrolit (NaCl) za povečanje izčrpanja barvila na vlakna. Rezultati raziskave so pokazali, da so v večini primerov vsa pH-indikatorska barvila, ki so jih nanesli na tkanine različnih surovinskih sestav, imela odzivne lastnosti in so primerna za obarvanje tekstilnih substratov. V nadaljevanju raziskave so podrobneje opisali lastnosti barvila Brilliant Yellow, ki spreminja svojo barvo iz rumene v oranžno v območju pH od 6,5 do 8,0. Pri poskusu so proučevali optimalne lastnosti postopka barvanja na bombažnem substratu, in sicer preizkušali so različne koncentracije elektrolita in barvila. Ugotovili so, da je optimalna koncentracija barvila za visoko izčrpanje barvalne kopeli 0,3 % glede na maso tekstilnega substrata, medtem ko je optimalna koncentracija elektrolita 30 %, glede na maso tekstilnega substrata. Ugotovili so, da so mokre obstojnosti obarvanega substrata nizke, zato so izvedli poobdelavo s kationskim sredstvom za njihovo izboljšanje. S sivo skalo so ocenili, da so se mokre obstojnosti obarvanega substrata izboljšale za dve oceni. Za preverjanje odzivnosti barvila na substratu so vzorce s poobdelavo potopili v vodne kopeli z različnimi vrednostmi pH (pH 3, 6 in 9) in jih spektrofotometrično ovrednotili.

Na podlagi barvnih vrednosti CIELAB neobdelanih in obdelanih vzorcev so ugotovili, da poobdelava vpliva na barvo. Rezultati raziskave so pokazali, da je mogoče oblikovati pH-odzivne konvencionalne tekstilije s standardnim procesom barvanja.

Prav tako je pH-indikatorska barvila mogoče nanesti na tekstilije iz nanovlaken, saj so

V drugi raziskavi (2) so indikatorska barvila proučevali obširneje. Uporabili so različne tekstilne substrate – bombažne tkanine različnih gostot in tkanine iz poliamida 6 in 6,6 ter deset pH-indikatorskih barvil, s katerimi so omenjene tekstilne substrate pobarvali.

V raziskavi so uporabili različne koncentracije barvila (0,5, 1,5 in 3 %) in elektrolita (5, 10 in 30 %). Ugotovili so, da optimalna koncentracija barvila za barvanje bombažnih vlaken z indikatorskimi barvili znaša 0,5 % ter elektrolita 30 % pri kopelnem razmerju 1 : 50 (2). Večina barvil je tekstilne substrate dobro obarvala in pri večini barvil so dosegli visoko izčrpanje barvila iz barvalne kopeli, vendar so omenili, da nekatera pH-indikatorska barvila niso optimizirana za barvanje tekstilij, saj so dobili nizke rezultate izčrpanja barvila iz barvalne kopeli (pri barvilu metiloranž so dosegli le 32 % izčrpanje) ter slabe mokre obstojnosti (2). Med drugim so rezultati raziskave tudi pokazali, da lahko pH-odzivnost barvil izgine, ko se z njimi barva določene substrate (npr. poliamid), zaradi interakcij med barvilom in substratom. Ugotovili so tudi, da obstaja razlika v odzivnosti barvila v raztopini in barvila, vezanega na substratu (2).

2.4.2 Pregled raziskav na Oddelku za tekstilstvo, grafiko in oblikovanje

V raziskavi (8) so proučevali lastnosti pH-odzivnega barvila bromokrezol zelenega, ki so ga nanesli na tkanino poliamid 6 po izčrpalnem postopku barvanja. Pred barvanjem so tkanino prali 30 minut v deionizirani vodi pri 40 °C. Barvanje so izvedli pri kopelnem razmerju 1 : 50, uporabili pa so različne koncentracije barvila (0,1, 0,2 in 0,5 %) glede na maso tkanine. Tkanino so tudi poobdelali z vodoodbojno in oljeodbojno apreturo Dynasylan F 8815 in merili odzivni čas barvila ter druge barvne obstojnosti. Ugotovili so, da sta imeli neobdelana in obdelana tkanina dobre mokre obstojnosti ter obstojnost na drgnjenje, medtem ko je bila barvna obstojnost na umetni svetlobi slaba (po osmih urah osvetljevanja v aparatu Xenotest je modrozelena barva tekstila pobledela na skoraj belo). Odzivnost barvila na neobdelani in obdelani tkanini, izmerjena na vzorcih tkanin, potopljenih v pufrske raztopine različnih vrednosti pH, ni bila takojšnja, saj je pogojena s hitrostjo omakanja tekstilij s pufrsko raztopino. Odzivni čas obdelane tkanine je bil bistveno daljši od neobdelane tkanine (8).

3 EKSPERIMENTALNI DEL

3.1 TKANINA

V raziskavi smo uporabili kemično beljeno tkanino proizvajalca Tekstina, d. o. o., iz Ajdovščine, katere lastnosti so prikazane v naslednji preglednici.

Preglednica 1: Lastnosti tkanine Surovinska

sestava Vezava Ploščinska masa (g/m²)

Gostota tkanine (niti/cm) v smeri osnove v smeri votka

100 % bombaž platno 113,75 48 32

3.2 BARVILO IN TEKSTILNA POMOŽNA SREDSTVA

Za barvanje bombažne tkanine smo uporabili indikatorsko barvilo metiloranž (MO) molske mase 327,33 g/mol proizvajalca Acros Organics iz Belgije in elektrolit NaCl proizvajalca Sigma-Aldrich iz Kanade. Molekulska formula barvila je C14H14N3NaO3S.

Strukturna formula barvila MO je prikazana na sliki 3.

3.3 POSTOPEK DELA

3.3.1 Predobdelava bombažne tkanine

Za povišanje adsorpcije barvila MO smo bombažno tkanino obdelali s sredstvom Denimcol FIX-OS, s katerim smo kationizirali bombažno tkanino. Kationizacijo smo izvedli po naslednji recepturi:

KR = 1 : 10

6 % Denimcol FIX-OS 3 ml/l NaOH 38° Bé T = 50 °C

t = 20 min

Postopek smo izvedli tako, da smo v kopel najprej dodali sredstvo Denimcol FIX-OS in bombažno tkanino, po petih minutah pa še NaOH 38° Bé in obdelavo izvajali še 15 minut pri 50 °C. Po končani obdelavi je sledilo izpiranje bombažne tkanine z deionizirano vodo, segreto na 40 °C, in nato še s hladno deionizirano vodo. Izpiranju je sledila nevtralizacija s 5 ml/l CH3COOH 30 % pri sobni temperaturi in času 10 minut.

Nevtralizaciji sta sledili dve izpiranji s hladno deionizirano vodo.

3.3.2 Barvanje

Pred izvedbo postopka barvanja smo izvedli preliminarne poskuse za določitev optimalnega kopelnega razmerja (KR) in koncentracije elektrolita (NaCl), medtem ko smo koncentracijo barvila povzeli na podlagi že objavljenih raziskav s področja barvanja bombažne tkanine z barvilom MO (2).

Izčrpalno barvanje smo izvedli pri dveh kopelnih razmerjih, in sicer KR = 1 : 20 in 1 : 40, ter različnih dodatkih NaCl, in sicer 3 %, 10 %, 20 %, 30 % ter 40 % NaCl, saj smo iz literaturnih virov razbrali, da je optimalno kopelno razmerje pri barvanju bombažnih vlaken z indikatorskimi barvili 1 : 50 in optimalna koncentracija elektrolita 30 % glede

na maso tkanine (2). Na podlagi preliminarnih poskusov smo vizualno ocenili, da je bila višja adsorpcija barvila MO dosežena pri ožjem kopelnem razmerju in višjih koncentracijah elektrolita, zato smo v nadaljevanju izvedli barvanje le pri kopelnem razmerju 1 : 20 z 0,3 % barvila MO in 30 % NaCl glede na maso tkanine. Barvanje 10 g vzorcev bombažne tkanine smo izvedli v laboratorijskem barvalniku Starlet-2 (Daelim, Koreja) v skladu z diagramom barvanja, prikazanim na sliki 4.

Slika 4: Diagram barvanja

T…..tkanina, B…..raztopina barvila, E…..raztopina elektrolita

Postopek izčrpalnega barvanja smo izvedli tako, da smo v posodico iz nerjavnega jekla najprej nalili ustrezno količino deionizirane vode, v katero smo potopili suho tkanino, da se je omočila. V primeru predhodno kationizirane tkanine pa smo dodali v barvalno kopel že omočeno tkanino. Nato smo tkanino dvignili iz posodice in v barvalno kopel dodali raztopino barvila. Posodico smo vstavili v barvalnik in začeli barvanje. Medtem ko se je barvalna kopel segrevala do optimalne temperature barvanja, tj. 100 °C, smo na vsakih devet minut v barvalno kopel dodali raztopino NaCl v treh dodatkih. Pri optimalni temperaturi barvanja smo tkanino barvali 60 minut, nato pa smo kopel ohladili

0 20 40 60 80 100 120

0 20 40 60 80 100 120 140

T(°C)

t(min) T B

E E

E

3.3.3 Poobdelava bombažne tkanine

Za izboljšanje mokrih obstojnosti obarvanj smo tkanino po barvanju z barvilom MO obdelali s kationskim sredstvom Rewin MRT. Poobdelavo smo izvedli po naslednji recepturi:

KR = 1 : 20 3 % Rewin MRT

0,3 ml/l CH3COOH 80 % T = 40 °C

t = 20 min

Po poobdelavi smo izvedli dve izpiranji (prvo izpiranje pri 40 °C, drugo izpiranje pri sobni temperaturi) z deionizirano vodo.

3.3.4 Oznake vzorcev

V raziskavi smo uporabili naslednje vzorce, katerih oznaka in opis sta podana v preglednici 2.

Preglednica 2: Oznaka in opis vzorca, uporabljenega v raziskavi

Oznaka vzorca Opis vzorca

B Vzorec bombažne tkanine pred barvanjem

EB Vzorec, pobarvan z barvilom MO in dodatkom NaCl

EBK Vzorec, pobarvan z barvilom MO in dodatkom NaCl ter obdelan z Rewin MRT

KB Vzorec, predhodno kationiziran in nato pobarvan z barvilom MO KBK Vzorec, predhodno kationiziran, barvan z barvilom MO in

obdelan z Rewin MRT

3.4 METODE PREISKAV

3.4.1 Spektrofotometrične meritve

3.4.1.1 Izdelava umeritvene krivulje

Preden smo začeli postopek barvanja, smo za barvilo MO izdelali umeritveno krivuljo, ki predstavlja graf odvisnosti absorbance (A) od koncentracije barvila MO (cB).

Umeritveno krivuljo smo izdelali tako, da smo zatehtali določeno koncentracijo barvila MO (ta je znašala 0,0326 g) in ga raztopili v 100 ml deionizirane vode. To raztopino smo ustrezno redčili z deionizirano vodo in pripravili šest raztopin barvila, katerih koncentracije so podane v preglednici 5. Pripravljenim raztopinam barvila smo izmerili absorbanco pri absorpcijskem maksimumu barvila, ki je max = 464 nm z UV/VIS-spektrofotometrom Perkin Elmer Lambda 800 (Velika Britanija). Iz izmerjenih absorbanc in znanih koncentracij barvila smo izrisali umeritveno krivuljo, prikazano na sliki 5.

3.4.1.2 Določitev stopnje izčrpanja barvila iz barvalnih kopeli

Vzorcema EB in KB smo ob koncu barvanja določili stopnjo izčrpanja barvila z uporabo UV/VIS-spektrofotometra Perkin Elmer Lambda 800. Merili smo absorbance barvalnih kopeli pri absorpcijskem maksimumu barvila (max = 464 nm). Zaradi nizke stopnje izčrpanja barvila MO pri vzorcu EB smo barvalno kopel razredčili v razmerju 1 : 21.

Faktor redčenja smo upoštevali pri izračunu koncentracije barvila v barvalni kopeli ob koncu barvanja.

Stopnjo izčrpanja barvila smo izračunali po enačbi (1):

𝐸 = 𝑐

− 𝑐

× 100 (%)

3.4.1.3 Enakomernost obarvanja vzorcev

Enakomernost obarvanja vzorcev smo izračunali na podlagi standardnega odstopanja v vrednostih K/S, izmerjenih na 20 naključno izbranih mestih obarvane tkanine, v skladu z enačbama (2) in (3) (9):

𝜎(𝜆) = √∑^𝑛_𝑖=1[(𝐾/𝑆)_𝑖,𝜆− (𝐾/𝑆̅̅̅̅̅̅̅_𝜆)]² 𝑛 − 1

(2)

(𝐾/𝑆)

̅̅̅̅̅̅̅̅_𝜆 = 1

𝑛∑(𝐾/𝑆)_𝑖,𝜆

𝑛

𝑖=1

(3)

kjer je σ() standardno odstopanje vrednosti K/S,  je absorpcijski maksimum barvila,

𝑛

3.4.1.4 Merjenje barve

Barvo pobarvanih vzorcev smo spektrofotometrično ovrednotili z uporabo refleksijskega spektrofotometra Spectraflash Plus 600-CT (Datacolor, Švica) in barvnega prostora CIELAB. Meritve smo izvedli pri naslednjih nastavitvah instrumenta:

- geometrija instrumenta = d/8°

- osvetlitev = D65

- kot opazovanja = 10°

- zrcalna komponenta = vklopljena, UV 0 % - velikost merilne odprtine = 9 mm

- število meritev na vzorcu = 10 - število plasti vzorca = 4

3.4.2 Barvne obstojnosti

Barvne obstojnosti pobarvanih tkanin proti pranju, na svetlobi, likanju in drgnjenju smo izvedli v skladu s predpisanimi standardi SIST EN ISO.

3.4.2.1 Barvna obstojnost proti gospodinjskemu in poklicnemu pranju

Barvno obstojnost pobarvanih vzorcev proti gospodinjskemu in poklicnemu pranju smo izvedli po standardu SIST EN ISO 105-C06 : 2012 (10). Pranje smo izvedli po metodah A1S in A1M. Vzorec pobarvane tkanine (velikosti 10 cm x 4 cm) smo vstavili med dve spremljevalni tkanini (velikosti 10 cm x 4 cm) ter vse tri skupaj sešili po ožji stranici.

Prva spremljevalna tkanina je bila bombažna, druga pa volnena. Pogoji pranja so bili naslednji:

Metoda A1S Vkopeli = 150 ml

cdetergenta = 4 g/l detergent ECE T = 40 °C

t = 30 min

10 jeklenih kroglic

Metoda A1 M Vkopeli = 150 ml

cdetergenta = 4 g/l detergent ECE T = 40 °C

t = 45 min

10 jeklenih kroglic

Vzorce smo prali v aparatu Gyrowash (James Heal, Velika Britanija). Po pranju smo

3.4.2.2 Barvna obstojnost na umetni svetlobi

Barvno obstojnost pobarvanih vzorcev na umetni svetlobi smo izvedli v skladu s standardom SIST EN ISO 105-B02 : 2014 (13) v aparatu Xenotest Alpa (Atlas, ZDA).

Postopek smo izvedli tako, da smo proučevane vzorce osvetljevali predpisan čas, nato pa smo barvno obstojnost vizualno ocenili z modro skalo, ki je osemstopenjska lestvica, kjer ocena 1 predstavlja najslabšo obstojnost, ocena 8 pa najboljšo obstojnost na svetlobi.

3.4.2.3 Barvna obstojnost na vroče likanje

Postopek smo izvedli v skladu s standardom SIST EN ISO 105-X11 : 1999 (14) tako, da smo narezali obarvane vzorce ter dve kemično beljeni bombažni spremljevalni tkanini velikosti 10 cm x 4 cm. Spodnja bombažna tkanina je bila suha, zgornja bombažna in pobarvana tkanina pa omočeni z deionizirano vodo in ožeti. Na likalno mizo smo položili najprej suho bombažno tkanino, nanjo smo položili mokro pobarvano tkanino in čeznjo še mokro bombažno tkanino. Tako pripravljen sendvič vzorcev smo likali 15 sekund pri temperaturi 200 °C. Po izvedenem postopku likanja smo prehod barvila na mokro in suho bombažno tkanino vizualno ocenili po sivi skali v skladu s standardom SIST EN ISO 105-A03 : 2019 (11), spremembo barve vzorca pa po standardu SIST EN 20105-A02 : 1996 (12).

3.4.2.4 Barvna obstojnost pri drgnjenju

Barvno obstojnost pri suhem in mokrem drgnjenju smo izvedli na obarvanih vzorcih v smeri osnove in votka po standardu SIST EN ISO 105-X12 : 2016 (15). Drgnjenje smo izvedli z uporabo naprave Crockmeter M23888 (SDL Atlas, ZDA). Zamazanost suhe in mokre bele bombažne tkanine smo ocenili vizualno s sivo skalo po standardu SIST EN ISO 105-A03 : 2019 (11).

3.4.1 Določanje pH odzivnosti barvila na tkanini

Za pH-odzivnost barvila na tkaninah smo uporabili pufrske raztopine v različnih vrednostih pH, ki smo jih pripravili sami z uporabo pufrskega sistema MCIllvain, katerih sestava je prikazana v preglednici 3.

Preglednica 3: Sestava pufrskih raztopin, uporabljenih v raziskavi

Vrednost pH V (0,2 M Na2HPO4) (cm³) V (0,1 M C6H8O7) (cm³)

2,8 3,17 16,83

3,0 4,11 15,89

3,2 4,94 15,06

3,6 6,44 13,56

4,0 7,71 12,29

4,4 8,82 11,18

4,8 9,86 10,14

6,0 12,63 7,37

7,0 16,47 3,53

8,0 19,45 0,55

Odzivnost tkanine na spremembo vrednosti pH smo izvedli le na vzorcih KB in KBK.

Postopek smo izvedli tako, da smo vzorec pobarvane tkanine potopili v pufrsko raztopino, počakali 5 minut, ga vzeli iz raztopine, posušili na zraku pri sobni temperaturi in mu nato izmerili barvne vrednosti CIELAB ter refleksijo z refleksijskim spektrofotometrom. Meritve smo izvedli pri enakih nastavitvah instrumenta, kot je bilo že predhodno omenjeno.

3.4.2 Določanje odzivnega časa

Pri potopu vzorcev v pufrske raztopine različnih vrednosti pH smo izmerili čas, ki ga je tkanina potrebovala za spremembo barve v odvisnosti od vrednosti pH.

4 REZULTATI IN RAZPRAVA

V preglednici 4 sta podani koncentracija in absorbanca raztopin barvila MO za izdelavo umeritvene krivulje.

Na sliki 5 je prikazana umeritvena krivulja barvila MO.

V preglednici 5 je podana koncentracija barvila ob koncu barvanja in stopnja izčrpanja (E) v odstotkih.

V preglednici 6 so zbrane barvne vrednosti CIELAB pobarvanih vzorcev pred potopitvijo v pufrske raztopine različnih vrednosti pH.

Na sliki 6 so prikazani vzorci, uporabljeni v raziskavi (B, EB, EBK, KB in KBK).

Na slikah od 7 do 12 so prikazane vrednosti R in K/S v odvisnosti od valovne dolžine proučevanih vzorcev pred potopitvijo v pufrske raztopine različnih vrednosti pH in po njej.

V preglednici 7 in 8 so zbrane barvne vrednosti CIELAB pobarvanih vzorcev po potopitvi v pufrske raztopine različnih vrednosti pH .

Na sliki 13 so prikazani absorpcijski spektri barvila MO v pufrskih raztopinah različnih vrednosti pH.

V preglednicah od 9 do 13 so zbrane vizualne ocene barvnih obstojnosti proti gospodinjskemu in poklicnemu pranju, na umetni svetlobi, pri vročem likanju in pri drgnjenju.

4.1 SPEKTROFOTOMETRIČNE MERITVE

Umeritvena krivulja in stopnja izčrpanja barvila

Preglednica 4: Koncentracije in absorbance raztopin za umeritveno krivuljo

c (mol/L) A

10 × 10^-5 0,2550 1,5 × 10^-5 0,3856 2,0 × 10^-5 0,5158 2,5 × 10^-5 0,6453 3,0 × 10^-5 0,7787 3,5 × 10^-5 0,9017

Slika 5: Umeritvena krivulja

Rezultati, zbrani v preglednici 5, kažejo, da je stopnja izčrpanja barvila MO na bombažno tkanino v primeru barvanja z dodatkom elektrolita (vzorec EB) znašala le

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

0 1 2 3 4

A

cx 10⁵(mol/L)

tkanino. Enakomernost obarvanja vzorcev EB in KB smo določili z izračunom standardnega odstopanja v vrednostih K/S, izmerjenih na 20 naključnih mestih obarvanih vzorcev pri valovni dolžini obarvanja, ki je znašala 460 nm za vzorec EB in 430 nm za vzorec KB. Povprečna vrednost K/S je znašala 0,39 za vzorec EB in s = 0,08 oziroma 7,6 za vzorec KB in s = 1,3. Vrednosti s kažejo, da je vzorec KB manj enakomerno obarvan od vzorca EB.

Preglednica 5: Koncentracija barvila (cB) ob koncu barvanja in stopnja izčrpanja (E)

Vzorec cB (mol/L) E (%)

EB 4,21 x 10^-4 8,5

KB 3,91 x 10^-6 99,2

Iz preglednice 6 je tudi razvidno, da se je bombažni tkanini, zaradi izčrpanja barvila MO med barvanjem, svetlost (CIE L*) zmanjšala, in sicer predvsem vzorcu, ki je bil predhodno kationiziran ter manj vzorcu, ki je bil barvan z dodatkom elektrolita. Prav tako kot vrednost CIE L* sta se spremenili tudi vrednosti CIE a* in CIE b*. Ob dodatku elektrolita v barvalno kopel je vzorec postal bolj rdeč (saj je vrednost CIE a* pozitivna) in bolj rumen (vrednost CIE b* je pozitivna) v primerjavi z neobarvanim vzorcem.

Predhodna kationizacija bombažne tkanine pred barvanjem je povzročila še dodatno zvišanje vrednosti CIE a* in CIE b*. Vzorci so tako postali bolj rdeči in bolj rumeni.

Slednje je razvidno tudi s slike 6.

Preglednica 6: Barvne vrednosti vzorcev v sistemu CIELAB

Vzorec L* a* b* C*ab hab (°)

B 95,41 -0,24 2,22 2,23 96,24

EB 88,34 7,63 29,54 30,51 75,52

EBK 91,47 3,19 17,08 17,38 79,42

KB 72,42 36,00 74,78 83,00 64,30

KBK 73,05 34,09 72,31 79,94 64,76

Slika 6: Vzorci B, EB, EBK, KB in KBK (iz leve proti desni)

Poobdelava pobarvane tkanine s sredstvom Rewin MRT za zvišanje mokrih obstojnosti obarvanj je pokazala, da se je med mokro obdelavo barvilo MO desorbiralo z bombažne tkanine, kar smo s prostim očesom zaznali z obarvanjem poobdelovalne kopeli. Vzorci EBK so postali svetlejši, prav tako pa sta se znižali tudi vrednosti CIE a*

in CIE b* v primerjavi z vzorcem EB (preglednica 6). Nekoliko manjše znižanje vrednosti CIELAB po narejeni poobdelavi je opaziti pri vzorcu KBK v primerjavi z vzorcem KB. Razlog za večjo desorpcijo barvila MO pri vzorcu EB smo pripisali nižji jakosti interakcij barvilo – vlakno v primerjavi z vzorcem KB, kjer je površina kationizirana in je jakost interakcij barvilo – vlakno višja zaradi prisotnosti elektrostatskih privlačnih interakcij med kationsko kvarterno amonijevo skupino na vlaknu in anionsko sulfonsko skupino barvila. S slike 7 je razvidno, da je najnižja vrednost refleksije vzorcev EB dosežena pri 460 nm, vzorcev KB pa pri 430 nm.

Slednje kaže, da kationizacija povzroči premik absorpcije barvila k nižjim valovnim dolžinam, tj. hipsokromni premik. Po kationski poobdelavi so se vzorcem EB in KB zvišale vrednosti R in posledično znižale vrednosti K/S, kar je opazno na slikah 7 in 8.

Najvišja globina obarvanja, prikazana na sliki 8, je dosežena pri vzorcih KB, medtem

Slika 7: Refleksijske krivulje vzorcev B, EB, EBK, KB in KBK

Slika 8: Vrednosti K/S vzorcev B, EB, EBK, KB, in KBK v odvisnosti od valovne dolžine ()

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

400 450 500 550 600 650 700

R(%)

(nm)

B EBK EB KBK KB

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

400 450 500 550 600 650 700

K/S

(nm)

KB KBK EB EBK B

Zaradi zelo nizke adsorpcije barvila MO na bombažno tkanino pri barvanju ob dodatku elektrolita na obarvani tkanini nismo proučevali odzivnosti barvila MO na spremembo vrednosti pH. Slednjo smo proučevali le na vzorcih KB in KBK, ki smo jih potopili v pufrske raztopine različnih vrednosti pH. S slik od 9 do 12 je razvidno, da sta vzorca KB in KBK barvno odzivna, saj je opazen batokromni premik iz 430 nm (vzorec pred potopitvijo) na 450 nm (vzorci po potopitvi). Spremembo barve smo vizualno zaznali po potopitvi vzorcev v pufrske raztopine. Sprememba je bila opazna v trenutku, ko se je tkanina omočila s pufrsko raztopino. Zaradi visoke hidrofilnosti bombažne tkanine je bil odzivni čas krajši od treh sekund, čeprav smo počakali še nadaljnjih pet minut za popolno spremembo barve pri dani vrednosti pH.

Slika 9: Refleksijske krivulje vzorcev KB pri različnih vrednostih pH 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

400 450 500 550 600 650 700

R(%)

(nm)

pH 7,0 pH 8,0 pH 6,0 pH 4,8 pH 4,4 pH 4,0 pH 3,6 pH 3,2 pH 3,0 pH 2,8 pred potopitvijo

5 6 7 8 9 10

K/S

pred potopitvijo pH 4,8 pH 4,0 pH 4,4 pH 3,2

Slika 11: Refleksijske vrednosti vzorcev KBK pri različnih vrednostih pH

Slika 12: Vrednosti K/S vzorcev KBK pri različnih vrednostih pH

Vrednosti K/S so se vzorcem, potopljenim v pufrske raztopine, znižale v primerjavi z nepotopljenim vzorcem, kar smo pripisali krvavenju barvila z obarvanih vzorcev. S slike 10 je razviden premik krivulj vrednosti K/S od  k daljšim valovnim dolžinam (oziroma batokromni premik), in sicer v pufrskih raztopinah z vrednostjo pH 2,8, 3,0, 3,2, 3,6, in 4,0. Slednje smo pripisali spremembi barve vzorcev. Iz vrednosti CIELAB, zbranih v preglednici 7, je vidno, da se z znižanjem vrednosti pH znižuje svetlost (CIE L*) vzorcev KB, vrednosti CIE a* ostajajo pozitivne, a rahlo naraščajo in ostajajo skoraj nespremenjene po vrednostih od pH 4,0 do pH 2,8, medtem ko se vrednosti CIE b*

znižujejo, a ostajajo pozitivne. To pomeni, da postajajo vzorci KB temnejši, rahlo bolj 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

400 500 600 700

R(%)

(nm)

pH 6,0 pH 8,0 pH 7,0

pred potopitvijo pH 4,8

pH 4,4 pH 4,0 pH 3,6 pH 3,2 pH 3,0 pH 2,8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

400 500 600 700

K/S

(nm)

pred potopitvijo pH 4,4

pH 3,2 pH 7,0 pH 2,8 pH 3,6 pH 4,0 pH 3,0 pH 6,0 pH 4,8 pH 8,0

Enak trend je viden tudi pri vzorcih KBK (preglednica 8). Spremembo barve na obarvanih vzorcih smo zaznali pri pH 4,0, enako kot je barvilo MO odzivno v pufrskih raztopinah (slika 13). V raztopini je opazen preskok barve s 465 nm pri pH od 4,4 do 8,0 na 473 nm pri pH 4,0 do 505 nm pri pH 2,8. To pomeni, da prehaja barvilo pri nižjih vrednostih pH iz oranžnega v rdeč odtenek. Batokromni premik je tudi jasno viden s slike 13. Primerjava absorpcijskega spektra barvila MO v pufrskih raztopinah s spektri K/S v odvisnosti od  pokaže, da je barvilo MO drugače odzivno na bombažni tkanini, potopljeni v pufrsko raztopino, kot barvilo MO, raztopljeno v pufrski raztopini. Do podobnih ugotovitev je prišla tudi raziskovalka Lien Van der Schueren s sodelavci (2, 3). Predpostavljamo, da je vzrok za ta pojav v interakcijah barvilo – vlakno, ki ovira barvilo, da bi hitreje reagiralo z ioni H+, kot je to v primeru pufrskih raztopin, kjer je barvilo v prosti obliki.

Preglednica 7: Barvne vrednosti vzorcev KB v sistemu CIELAB po potopitvi v pufrske raztopine različnih vrednosti pH

Vzorec pH L* a* b* C*ab hab (°)

KB

2,8 58,27 33,13 43,08 54,35 52,43

3,0 58,53 33,22 44,04 55,18 52,99

3,2 61,00 33,29 48,54 58,86 55,56

3,6 64,42 32,26 53,31 62,32 58,82

4,0 67,00 32,84 59,77 68,20 61,22

4,4 70,23 32,68 65,08 72,83 63,34

4,8 71,50 33,09 68,04 75,66 64,07

6,0 74,50 32,21 71,26 78,20 65,68

7,0 74,82 31,84 70,73 77,57 65,76

8,0 74,73 31,55 69,88 76,67 65,71

Preglednica 8: Barvne vrednosti vzorcev KBK v sistemu CIELAB po potopitvi v pufrske raztopine različnih vrednosti pH

Vzorec pH L* a* b* C*ab hab (°)

KBK

2,8 58,16 35,66 43,51 56,27 50,66

3,0 59,76 33,79 45,60 56,75 53,45

3,2 60,45 33,45 48,35 58,79 55,32

3,6 64,60 32,41 54,52 63,43 59,27

4,0 68,01 32,36 60,08 68,25 61,68

4,4 69,46 32,92 65,11 72,96 63,18

4,8 73,11 31,54 67,35 74,37 64,91

6,0 74,88 31,82 70,97 77,78 65,85

7,0 74,43 32,37 71,96 78,91 65,78

8,0 75,15 30,59 69,96 76,35 66,38

Slika 13: Absorpcijski spektri barvila MO v pufrskih raztopinah različnih vrednostih pH 0,00

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50

350 400 450 500 550 600 650 700

A

(nm)

pH 2,8 pH 3,0 pH 3,2 pH 3,6 pH 6,0

pH 4,4 pH 4,8 pH 8,0 pH 7,0

4.2 BARVNE OBSTOJNOSTI

Barvna obstojnost proti gospodinjskemu in poklicnemu pranju

Vizualne ocene barvne obstojnosti obarvanih tkanin pri pranju kažejo (preglednica 9), da imajo vsi proučevani vzorci izredno slabo mokro obstojnost, saj je sprememba barve vzorca ocenjena z oceno 1 po sivi skali med vzorcema pred pranjem in po njem.

Za pranje po metodi A1M (preglednica 10) smo se odločili le za vzorec KBK. Obarvani vzorec ni primeren za večkratno pranje, saj kljub narejeni kationski poobdelavi nismo izboljšali mokrih obstojnosti obarvanj. Pri tem je treba poudariti, da so barvne razlike manj vizualno zaznavne, če je tkanina obarvana v pastelne tone (vzorec EB) kot pa globoke tone (vzorec KB).

Preglednica 9: Vizualne ocene barvne obstojnosti tkanin proti pranju pri 40 °C po metodi A1S

Vzorec

Ocena po sivi skali Prva spremljevalna

tkanina

Druga spremljevalna

tkanina

Sprememba barve vzorca

EB 5 4/5 1

EBK 5 4/5 1

KB 5 3 1

KBK 3/4 5 1

Preglednica 10: Vizualne ocene barvne obstojnosti proti pranju pri 40°C po metodi A1M

Ocena po sivi skali

Barvna obstojnost na umetni svetlobi

Rezultati barvne obstojnosti na umetni svetlobi, zbrani v preglednici 11, kažejo višjo obstojnost vzorcev EB in EBK na svetlobi v primerjavi z vzorcema KB in KBK. Pri tem je treba omeniti, da koncentracija barvila na tekstilnem substratu lahko vpliva na vizualno oceno, določeno po modri skali, zaradi česar je bila višja ocena določena pri vzorcih EB in EBK v primerjavi z vzorcema KB in KBK.

Preglednica 11: Vizualne ocene barvne obstojnosti na umetni svetlobi Vzorec Ocena po modri skali

EB 3

EBK 3

KB 2

KBK 2

Barvna obstojnost na vroče likanje

Iz preglednice 12 je razvidno, da je pri testiranju obstojnosti na vroče likanje barvilo MO prešlo bolj na mokro spremljevalno tkanino kot na suho spremljevalno tkanino.

Sprememba barve vzorca je bila majhna (oceni 4 ali 4/5 po sivi skali), kar pomeni, da imajo tkanine, pobarvane z barvilom MO, dobre do zelo dobre barvne obstojnosti na vroče likanje. Pri vzorcu KBK se je ocena spremembe barve celo izboljšala za eno oceno po sivi skali v primerjavi z vzorcem KB, kar kaže, da je kationska poobdelava izboljšala barvno obstojnost vzorca KBK na vroče likanje.

Preglednica 12: Vizualne ocene barvne obstojnosti pri vročem likanju

Vzorec

Ocena po sivi skali Suha spremljevalna

tkanina

Mokra spremljevalna tkanina

Sprememba barve vzorca

EB 4/5 4 4/5

EBK 5 4/5 4/5

KB 4 3 4

KBK 4/5 4 4/5

Barvna obstojnost pri drgnjenju

Poučevani vzorci so bolj barvno obstojni na suho kot na mokro drgnjenje (preglednica 13). Ocene pri suhem drgnjenju so bile od zelo dobre (ocena 4/5) do odlične (ocena 5) po sivi skali, medtem ko pri mokrem drgnjenju od dobre (ocena 3) do odlične (ocena 5). Kationska obdelava je izboljšala barvne obstojnosti vzorcev EBK in KB pri drgnjenju.

Preglednica 13: Vizualne ocene barvne obstojnosti pri drgnjenju

Vzorec Ocena po sivi skali

Suho drgnjenje Mokro drgnjenje

Osnova Votek Osnova Votek

EB 5 5 4/5 4/5

EBK 5 5 5 5

KB 4/5 4/5 3 3

KBK 4/5 4/5 4 3/4

5 SKLEPI

Na podlagi dobljenih rezultatov raziskave lahko zaključimo naslednje:

– Z izčrpalnim postopkom barvanja smo uspešno nanesli indikatorsko barvilo metiloranž na bombažno tkanino in tako ustvarili tkanino, odzivno na spremembe vrednosti pH s spremembo barve, ki jo lahko vizualno zaznamo s prostim očesom.

– Kationska predobdelava bombažne tkanine je povečala izčrpanje barvila MO (E = 99,2 %) na tkanino v primerjavi z barvanjem brez predobdelave in dodatkom elektrolita v barvalno kopel (E = 8,5 %). Preskok barve iz oranžne v rdečo je bil vizualno zaznaven pri pH 4,0. Zaradi hidrofilnosti bombažne tkanine je bila odzivnost tkanine takojšnja. Pri kationski predobdelavi dodatek visokih koncentracij elektrolita v barvalno kopel ni potreben, prav tako je tudi izkoristek barvila veliko višji, kar je z ekološkega vidika bolj sprejemljivo.

– Višja enakomernost obarvanja je bila dosežena pri vzorcih, barvanih z dodatkom elektrolita v primerjavi s kationsko predobdelanimi in barvanimi vzorci.

– Poobdelava pobarvanih tkanin s poliamonijevo spojino ni bistveno prispevala k izboljšanju mokrih obstojnosti obarvanj. Barvne obstojnosti pobarvanih tkanin pri pranju so slabe.

– Odzivnost barvila MO na tkanini, potopljeni v pufrsko raztopino, je drugačna od odzivnosti MO, raztopljenega v pufrski raztopini.

– Pobarvani vzorci so zelo slabo barvno obstojni na svetlobi ter dobro barvno obstojni na vroče likanje in drgnjenje.

– Oblikovani tekstilni senzorji bi bili primerni za izdelke, od katerih se ne zahteva visokih pralnih in svetlobnih obstojnosti. Potrebne so nadaljnje raziskave za izboljšanje omenjenih obstojnosti.

6 LITERATURNI VIRI

1. CHRISTIE, R. M. Chromic materials for technical textile applications. V Advances in the dyeing and finishing of technical textiles. Edited by M.L. Gulrajani.

Cambridge : Woodhead Publishing, 2013. str. 396–420.

2. VAN DER SCHUEREN, L. in DE CLERCK, K. The use of pH-indicator dyes for pH-sensitive textile materials. Textile Research Journal, 2010, vol. 80, str. 590–603.

3. VAN DER SCHUEREN, L. in DE CLERCK, K. Textile materials with a pH- sensitive funcion. International Journal of Clothing Science and Technology, 2011, vol.

23, no. 4, str. 269–274.

4. SUBRAMANIAN SENTHIL, KANNAN, M., GOBALAKRISHNAN, M., KUMARAVEL, S. in R. NITHYANADAN, K. J. Influence of Cationization of Cotton on Reactive Dyeing. Journal of Textile and Apparel, Technology and Management, 2006, vol. 5, no. 2, str. 1–16.

5. RAMLOW, H., ANDRADE, K L. in SERAFINI IMMICH, A P. Smart textiles: an overview of recent progress on chromic textiles. The Journal of the Textile Institute, 2021, vol. 122, no. 1, str. 152–171.

6. Tekstilije in tekstilni izdelki – Inteligentne tekstilije – Definicije, kategorizacija, uporaba in standardizacijske potrebe (ISO/TR 23383:2020). SIST-TP CEN ISO/TR 23383 : 2021, 31 str.

7. BAMFIELD, P. Chromic phenomena – the technological applications of colour

9. ZHANG, F., CHEN, Y., LIN, H., LU, Y. Synthesis of an amino-terminated hyperbranched polymer and its application in reactive dyeing on cotton as a salt-free dyeing auxiliary. Coloration technology, 2007, vol. 123, no. 6, str. 351–357.

10. Tekstilije – Preskušanje barvne obstojnosti – Del C06: Barvna obstojnost proti gospodinjskemu in poklicnemu pranju. SIST EN ISO 105-C06 : 2012, 9 str.

11. Tekstilije – Preskušanje barvne obstojnosti – Del A03: Siva skala za ocenjevanje prehoda obarvanja spremljajočih tkanin. SIST EN ISO 105-A03 : 2019, 2 str.

12. Tekstilije – Preskušanje barvne obstojnosti – Del A02: Siva skala za ocenjevanje barvnih sprememb. SIST EN 20105-A02 : 1996, 2 str.

13. Tekstilije – Preskušanje barvne obstojnosti – Del B02: Preskušanje barvne obstojnosti na umetni svetlobi: preskus s ksenonsko svetilko. SIST EN ISO 105-B02 : 2014, 10 str.

14. Tekstilije – Preskušanje barvne obstojnosti – Del X11: Barvna obstojnost pri vročem likanju. SIST EN ISO 105-X11 : 1999, 2 str.

15. Tekstilije – Preskušanje barvne obstojnosti – Del X12: Barvna obstojnost pri drgnjenju. SIST EN ISO 105-X12 : 2016, 2 str.