1. PREVENT FABRICS d.o.o
Topuzovo polje bb
Visoko
PROCES BOJENJA TEKSTILA
Hemijska analiza i rezultati
Materijal - Poliester
Mentori: Student:
Miralem Sitnić, dipl.ing Omanović Rasim
Adis Zrno, dipl.ing
Visoko, juli 2016
2. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 2
Sadržaj:
1 BOJE ....................................................................................................................... 3
1.1 Teorijske osnove – boja i konstitucija................................................................ 3
1.2 Podjela boja (bojila)........................................................................................... 6
2 BOJENJE TEKSTILNIH VLAKANA ......................................................................... 9
2.1 Teorija bojenja .................................................................................................. 9
2.2 Pripremanje tekstilnog materijala za bojenje..................................................... 9
2.3 Postupak bojenja............................................................................................. 10
3 EKSPERIMENTALNI DIO...................................................................................... 11
3.1 Bojenje pamuka redukcijskim bojama (bojilima) ............................................. 11
3.2 Bojenje miješanog materijala - (50% poliestersko vlakno - 50% pamuk) ........ 12
4 ANALITIČKI DIO.................................................................................................... 14
4.1 Analiza tehničkih boja ..................................................................................... 14
5 REZULTATI I DISKUSIJA...................................................................................... 17
3. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 3
1 BOJE
1.1 Teorijske osnove – boja i konstitucija
Boja je u užem smislu osjet vida što ga izaziva nadražaj mrežnice oka
elektromagnetskim zračenjem valne dužine između 380 i 760 nm. Prema ovoj
definiciji boja nije svojstvo svjetla ni predmeta, tj. nije svojstvo fizičkog svijeta već
psihički doživljaj izazvan fizičkim uzrokom. Ipak se u tehnici kao i u običnom životu
govori i o boji svjetla, razumijevajući time njegov spektralni sastav, i o boji tijela,
misleći pri tom na boju svjetla koja se od njih održava ili kroz njih prolazi. Bojila su
tvari koje apsorbiraju svjetlost u vidljivom dijelu spektra te su stoga obojene, a imaju
sposobnost da boje tekstilna vlakna ili druge materijale manje ili više trajno, ulazeći s
bojanim materijalom u hemijsku vezu, ili vežući se stalnim fizičkim silama.
Tvar je obojena ako selektivno apsorbira vidljivo svjetlo, tj. ako apsorbira
elektromagnetsko zračenje stanovitih valnih duljina između 380 i 760 nm, a propušta
ili reflektira elektromagnetsko zračenje ostalih valnih duljina u tom dijelu spektra.
Kada to zračenje djeluje na mrežnicu čovječjeg oka, ono izaziva osjet (hromatske)
boje. Boja koju doživljava promatrač komplementarna je boji apsorbiranog svjetla,
npr. ako tvar apsorbira modro svjetlo, valne dužine 480 nm, ona (osvijetljena bijelim
svjetlom) izgleda narančasto žuta.
Tvari čije molekule apsorbiraju fotone valnih duljina izvan područja vidljivog
svjetla, bilo u ultraljubičastom (valna duljina ispod 380 nm), bilo u infracrvenom
području (iznad 760nm ), za ljudsko oko su bezbojne, ali se energija apsorpcije ili
zračenja može mjeriti pogodim instrumentima. Jednu od najranijih teorija o vezi
konstitucije bojila i boje iznio je 1878. godine O.Witt.
4. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 4
Prema toj teoriji, koja u modificiranom obliku i danas još vrijedi, apsorpcija svjetla u
navedenom području, a prema tome i boja organskih spojeva, uvjetovana je
prisutnošću određenih skupina, tzv. hromfora, kao što su:
Hromoforne grupe sadržavaju dvostruke i trostruke veze, što znači da su obojene
tvari uvijek nezasićeni spojevi. Kasnije se spoznalo da molekule nekog organskog
spoja, da bi on bio obojen, mora sadržavati određeni broj hromofora povezanih
međusobno tako da su im dvostruke veze konjugirane. Tvari koje u molekuli sadrže
hromofore nazvane su hromogenima. One ne moraju nužno biti obojene. Witt je
pokazao da neke grupe koje mogu tvoriti soli, kao npr. NH2, -NHR, -NR2, -OH, gdje
je R alkilni ili arilni ostatak, ne mogu same po sebi uvjetovati obojenost, ali mogu
izazvati obojenost bezbojnog hromogena ili produbiti obojenost nekog obojenog
spoja. Ove su grupe nazvane auksohromima. Pozitivno djelovanje na dubinu
obojenosti, tj. apsorpciju prema većim valnim duljinama naziva se batohromijom.
Auksohromne grupe mogu se po rastućem hromnom utjecaju poredati u nizu:
− OH , − OR , − O− , − NH2 , −N (CH3)2 , −NH .C 6 H5
5. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 5
Prema elektronskoj teoriji tim redom raste tendencija π-elektrona slobodnih
elektronskih parova da sudjeluju u mezomeriji molekule. Naime, prema elektronskoj
teoriji sposobnost molekule da apsorbira fotone energije zračenja zavisi od njene
sposobnosti da pređe u pobuđeno stanje, tj. od mogućnosti da neki njen elektron
pređe u orbitalu višeg energetskog stanja. Za razliku od σ-elektrona koji su čvrsto
vezani i koji zahtijevaju velike energetske iznose za skok u višu orbitalu (apsorpcija u
ultraljubičastom području) raspoloživi energetski nivoi π-elektrona manje su udaljeni
jedan od drugog, pa su za prijelaz u eksicitirano stanje potrebni manji iznosi energije.
Hoće li doći do apsorpcije u vidljivom području spektra i koja valna duljina će biti
apsorbirana ovisi o:
o broju dvostrukih veza
o broju konjugiranih dvostrukih veza
o broju konjugiranih benzenovih jezgri (veličina područja na kojem se
nalaze konjugirane veze)
o prisustvu heteroatoma (N, O, S) u konjugiranom lancu
o račvanju konjugacije
o prisustvu metiliranih amino-skupina
7. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 7
Razlikujemo sljedeće vrste bojila:
1. Bojila topljiva u vodi
Bazna bojila
Kisela bojila
Metalkompleksna bojila
Supstantivna (direktna) bojila
Reaktivna bojila
2. Bojila netopljiva u vodi
Reduktivna bojila
Sumporna bojila
Disperzijska bojila u vodi su netopljiva ili teško topljiva, pa se za bojenje
upotrebljavaju u obliku finih vodenih suspenzija u prisutnosti disperzijskih
sredstava (sapuna, deterdženata). Suspendiranu boju materijal apsorbira
nakon što je ona prodrla u intermicelarne šupljine. Hemijski su to jednostavna
antrakinonska bojila, monoazo-bojila i azometinska bojila, a imaju obično veći
broj supstituenata: amino-, alkoksi-, hidroksilalkil-, halogen-, nitro-, ili cijano -
grupe. Primjenjuju se za bojenje acetatne svile i sintetičkih vlakana.
3. Bojila topljiva u uljima i mastima
4. Bojila koja se grade na vlaknu
9. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 9
2 BOJENJE TEKSTILNIH VLAKANA
2.1 Teorija bojenja
Bojilo se može vezati na vlakno adsorpcijom, mehaničkim ili hemijskim putem.
Kojom će se od ove tri mogućnosti bojilo vezati ovisi o hemijskoj konstituciji vlakna i o
vrsti bojila. U slučaju adsorpcije bojilo se adsorbira na površini vlakna u
monomolekularnom sloju. Ovako "površinski vezano" bojilo postupno difundira u
unutrašnjost vlakna i stvara koordinativne komplekse. Kod mehaničkog vezivanja
bojilo se pomoću veziva mehanički pričvrsti na vlakno. Ukoliko bojilo hemijski reagira
sa slobodnim grupama vlakna radi se o hemijskom vezivanju.
2.2 Pripremanje tekstilnog materijala za bojenje
Tekstilni materijal koji će se bojati (sirovi pamuk, vuna ili drugi) mora se
prvenstveno oprati , da bi se uklonila masna onečišćenja koja sadržava, u manjoj ili
većoj mjeri, svako prirodno vlakno. Svijetle nijanse mogu se postići samo na onom
vlaknu koje je prije bojenja ne samo prano, nego i bijeljeno. Materijal prije unošenja u
smjesu za bojenje treba dobro nakvasiti u vodi. Pamuk se obično kvasi u toploj, a
vuna u mlakoj vodi. Samo dobro nakvašena i ocijeđena roba natopit će se sva za
kratko vrijeme jednakomjerno bojilom u smjesi, a to je važan uvjet da se postigne
jednoličan ton (egalitet). Kao sredstva koja ubrzavaju kvašenje i prodiranje
otopljenog bojila u vlakna, upotrebljavaju se sapuni, sulfonirana ulja i drugi
površinsko aktivni preparati (npr. 2-4 g/l Nekala BX). Sirova vuna s koje nisu prije
bojenja pranjem uklonjena prirodna masna onečišćenja ne može se jednakomjerno
obojiti ako se smjesi za bojenje ne dodaju sredstva koja potpomažu kvašenje i
smanjuju površinsku napetost vode. Sintetička vlakna su termoplastična, te pri vrućoj
obradi podliježu promjenama kao što su skupljanje, stvaranje nabora i kovrčavosti.
Da bi se ovo spriječilo, prije bojenja materijal se mora "tremofiksirati" tj. obraditi
vrućom vodom, parom ili toplim zrakom.
10. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 10
2.3 Postupak bojenja
Bojenje tekstilnog materijala obavlja se u vodenoj otopini bojila. Bojilo se otapa u
omekšanoj vodi, a po potrebi otapanje se ubrza zagrijavanjem. Samo potpuno
otopljeno bojilo smije se izliti kroz sito u smjesu za bojenje. Otopina u smjesi
sadržava osim bojila i potrebne dodatke: soli, kiseline, alkalije itd. Za neke grupe
bojila smjesa još sadrži redukcijska ili oksidacijska sredstva. Otopljeno bojilo s
dodacima čini smjesu za bojenje. Volumen otopine izražava se uvijek u omjeru
prema materijalu. Ako se boji 10 g pamuka u smjesi od 200 ml smjesa jest 1:20.
Količina bojila i dodatka označuje se u postocima prema materijalu koji se boji ukoliko
nije drugačije naglašeno.
U ovako priređenu smjesu potapa se tekstilni materijal da primi bojilo. Suhi
materijal je potrebno prije potapanja u smjesu za bojenje nakvasiti u vodi i onda
ocjediti, da bi vlakna mogla primati bojilo brže i jednakomjernije. Bojenje se vrši
redovito uz grijanje smjese i neprestano pokretanje robe ili pak roba miruje, a
otopljeno bojilo cirkulira kroz materijal. Za svaku grupu bojila propisani su potrebni
dodaci i najpovoljnija temperatura smjese, jer o tome ovisi način prijelaza bojila iz
kupke na vlakno. Proces bojenja mora se voditi tako, da se bojilo što bolje iscrpi iz
smjese i jednakomjerno razdjeli, te da se postigne jednolično obojenje.
11. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 11
3 EKSPERIMENTALNI DIO
3.1 Bojenje pamuka redukcijskim bojama (bojilima)
Za otapanje redukcijskih bojila potrebna je redukcija pomoću ditionita
(Na2S2O4 tzv. “hidrosulfita”) i natrijevog hidroksida. Reducira se uglavnom u
“matičnoj smjesi " koja ima visoku koncentraciju. Matična smjesa se izlije u smjesu
za bojenje, kojoj je prethodno dodano nešto hidroksida i ditionita (eliminacija u vodi
otopljenog kisika). Količina baze, ditionita i dodatka, te temperatura bojenja ovise o
karakteru redukcijskog bojila (indigoidno, antrakinonsko). Nakon bojenja slijedi
oksidacija na zraku, u vodi ili oksidacijskim sredstvima. Intenzivnim sapunanjem
razvija se prava nijansa.
Primjer recepture za bojenje:
Bojilo: Indantren Gelb 36 FN 0,5 % 1 % 1,5 % 2 %
bojila bojila bojila bojila
Natrijev hidroksid 32 % 5,5 % 6 ml/l 7 ml/l 8 ml/l
Natrijev ditionit 2 g/l 2 g/l 2,5 g/l 3 g/l
Glauberova sol krist. 10 g/l 10g/l 15 g/l 15 g/l
Matična smjesa
Natrijev hidroksid 32 % 1,5 ml/g bojila
Natrijev ditionit 50 ml/g bojila
Voda 0,5 g/g bojila
Odnos kupke - 1 : 20
Količina materijala - 10 g
Redukcijsko bojilo otapa se u matičnoj smjesi 10-15 minuta pri 50 C. Zatim se
matičnoj smjesi doda smjesa za bojenje i izbijeljeni materijal i boji se jedan sat pri
temperaturi 45-50 C. Nakon završenog bojenja bojilo se oksidira namakanjem
materijala u vodi do povratka obojenja, a zatim se materijal sapuna 1/2 sata uz
kuhanje u vodi sa 0,5 g/l Superola i 1 g/l Na2CO3.
12. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 12
3.2 Bojenje miješanog materijala - (50% poliestersko vlakno - 50% pamuk)
Preduvjet za uspješno bojenje mješavine od različitih vlakana je poznavanje
sastava mješavine u pogledu vrste vlakna i kvantitativnog sastava. Za mješavinu
celuloznih i poliesterskih vlakana postoji veliki izbor bojila za postizanje jednobojnih
nijansa. Za poliesterski dio dolaze u obzir disperzijska i specijalna redukcijska bojila,
a za celulozna vlakna direktna, redukcijska, reaktivna bojila i leukoesteri redukcijskih
bojila. Bojenje se može obaviti iz jedne ili dvije smjese ovisno o izboru bojila.
U sljedećem primjeru boji se kombinacijom disperzijskog i reakcijskog bojila.
Obzirom da su disperzijska bojila netopljiva ili teško topljiva u vodi, smjesa se dobije
pripremom fine vodene suspenzije u prisutnosti disperzijskog sredstva. Poliesterska
vlakna teško primaju bojila i pod normalnim uvjetima mogu se postići samo svijetla
obojenja (difuzija u unutrašnjosti vlakna je spora). Za dobivanje tamnih obojenja
dodaju se kerijeri (promotori) koji, pretpostavlja se, povećavaju topljivost bojila,
izazivaju bubrenje vlakana ili nastanak novih mjesta za vezivanje bojila. To su
hlorirani benzen i dr. Druga mogućnost je bojenje pri visokoj temperaturi od
120-130 C.
Bojenje u dvije smjese
Primjer recepture
I smjesa
Rezolin orange 5 R 4 %
Rezolin rot FB 0,6 %
Sustilan N 1 g/l
Levegal PT 2 g/l
Odnos smjese - 1 : 20
13. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 13
II smjesa
Procion brillant orange 2 NS 4 %
Procion brillant rot 2 BS 1 %
Natrijev klorid 40 g/l
Na2CO3 10 g/l
Odnos smjese - 1 : 20
Bojila se otapaju tako da se napravi pasta koja se razrijedi vodom temperature 80
C. Ova voda mora sadržavati 2 g/l Avolana IS. Na jedan dio boje doda se 20 dijelova
vode za otapanje. Pripremi se prva smjesa s octenom kiselinom pH se podesi na 5-6,
te u njoj boje poliesterske niti miješanog, prethodno iskuhanog materijala 1,5 sat
počevši od 30C do vrelišta. Obojeni materijal se dobro ispere, te uroni u drugu
smjesu koja sadrži samo bojilo. Nakon 10 minuta bojenja doda se u dvije porcije
NaCl u razmacima po 10 minuta. Zatim se u razmaku od po 5 minuta u dva navrata
doda soda i bojenje produži još 45 minuta. Bojenje se vrši pri sobnoj temperaturi.
Nakon bojenja materijal se sapuna u vodi uz dodatak 0,5 g/l Superola zagrijavanjem
od 5 do 100 C.
14. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 14
4 ANALITIČKI DIO
4.1 Analiza tehničkih boja
Kod analize tehničkih boja vršena je analiza slijedećih uzoraka boja:
Tok analize:
Uzorci boje u čvrstom stanju su uzorkovani u proizvodnoj hali firme Prevent Fabrics.
Kao što se može vidjeti iz tabele uzeti su uzorci slijedećih boja:
Bezema: Textilcolor:
Gelbraun Br. Blau
Rubin RS Rubine S-33
Marine Yell. S-6GY
Odvagana je određena količina uzorka boje i prenešena u suhe čaše. Na uzorke je
dodato 25mL koncentrovane HNO3 nakon čega je vršeno zagrijavanje na rešou. U
toku zagrijavanja uzorci su mijenjali boju što je bio znak da se odvija rastvaranje
uzorka. U toku zagrijavanja došlo je do isparavanja oksida u vidu smeđih para nakon
čega je dodato oko 5mL 30% H2O2 i zagrijavanje je nastavljeno još neko vrijeme.
Poslije određenog vremena uzorci boje su skinuti sa rešoa i ostavljeni da se ohlade
na sobnoj temperaturi. Ohlađeni uzorci su profiltrirani preko odgovarajućeg filter
papira u odmjerne sudove od 100mL te dopunjeni destilovanom vodom do markice.
Ovako pripremljeni uzorci su odnešeni na mjerenje na FAAS (Plameni atomski
apsorpcioni spektrometar) pri čemu je određen sadržaj odabranih teških metala u
uzetim uzorcima boje.
16. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 16
Analiza tekstila
Analiza tekstila je obuhvatala sljedeće materijale:
SOPRAN – obojeni (zelena boja) i neobojeni (bijela boja) - Tekstilcolor
OSTIA – obojeni (smeđa boja) i neobojeni (bijela boja) – Bezema
Slika 3. Prikaz analiziranih materijala
Tok analize:
Odabrani tekstilni materijal je usitnjen nakon čega je vršeno vaganje određene
količine materijala na analitičkoj vagi. Nakon toga odvagani materijali su prenijeti u
Erlenmajerove tikvice od 300mL. Na odvagane uzorke tekstila dodato je po 40mL
koncentrovane HNO3 i vršeno je zagrijavanje u toku jednog sata. Poslije rastvaranja
materijala, E. tikvice su skinute sa rešoa i ostavljene da se ohlade na sobnu
temperaturu. Nakon određenog vremena vršeno je filtriranje kroz odgovarajući filter
papir u odmjerne sudove od 100mL. Odmjerni sudovi su dopunjeni vodom do
markice sa čime su bili spremni za mjerenje sadržaja teških metala na FAAS
(Plameni atomski apsorpcioni spektrometar).
17. Proces bojenja tekstila
Omanović Rasim 17
Shema pripreme uzorka tekstila za određivanje sadržaja odabranih teških metala
5 REZULTATI I DISKUSIJA
Na osnovu provedene analize dobivene su vrijednosti za sadržaj prisutnih teških
metala kao što su hrom, bakar, mangan, željezo, kobalt, nikl, kadmij, olovo i cink ,
daleko manje od maksimalno dozvoljenih koncentracija za tekstil preuzetih od strane
proizvođača što upućuje na to da se sve analizirane boje mogu uspiješno i bez
posljedica po ljude i okoliš implementirati u sistem bojenja tekstilnih materijala u firmi
Prevent Fabrics.
