Pamuklu kumaşların boyama ve bitim işlemlerinin aynı banyoda yapılması için sol-jel yönteminin uygulanması
Application of sol-gel method for dyeing and finishing processes of cotton fabrics in the same bath
Yazar: EVREN SERGİN
Danışman: PROF. DR. AYSUN AKŞİT
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Bu tez çalışması ile sol-jel yöntemi kullanılarak pamuklu kumaşların boyama ve bitim işlemlerinin aynı banyoda yapılması ve böylece su ve kimyasal madde miktarının azaltılması amaçlanmıştır.
Pamuklu kumaşlar sol-jel işlemi öncesinde katyonizasyon maddesi poli(dimetilamin-ko-epiklorohidrin) ile modifiye edilmiştir. Sol-jel başlatıcısı tetraetoksisilan, çapraz bağlayıcı (3-glisidiloksipropil) trimetoksisilan, boyarmadde Reactive Red 195, su itici madde heksadesiltrimetoksisilan, UV koruyucu titanyum tetraizopropoksit, güç tutuşur guanidin fosfat ve buruşmazlık-antipilling-aşınma dayanımı maddesi (3-glisidiloksipropil) trimetoksisilan ile nanosol çözeltileri hazırlanmıştır. Hazırlanan nanosol çözeltileri pamuklu kumaşlara emdirme-kurutma-fiksaj yöntemiyle aktarılmıştır. Pamuklu kumaşlar FTIR-ATR ve XPS analizleriyle, K/S, CIEL*a*b*-CIEL*C*hº, beyazlık-sarılık, haslık, temas açısı, su iticilik (sprey), UPF, limit oksijen indeksi, alev yayılma, buruşma dayanımı, boncuklanma, aşınma dayanımı, patlama mukavemeti ve eğilme direnci testleriyle değerlendirilmiş, kumaşların yıkamaya ve kuru temizlemeye karşı dayanımları incelenmiştir. Nanosol çözeltileri türbidite analiziyle, boyama ve boyama-bitim işlemleri sonrası yıkama atıksuları UV-Vis analiziyle ve iletkenlik, toplam çözünmüş katı madde, toplam askıda katı madde ve tuzluluk parametreleriyle değerlendirilmiştir.
Sol-jel yöntemi kullanılarak hazırlanan nanosol çözeltilerinin katyonize pamuklu kumaşlara aktarılması (boyama ve bitim işlemlerinin aynı banyoda uygulanması) ile 3,8-4,5 K/S, 144,3º temas açısı, 5 derece su iticilik (sprey), 50+ (406,3) UPF, %31,8 LOI (tutuşma/yanma olmaması), 3 buruşma dayanımı, 3 boncuklanma (7.000 devir) ve >20.000 devir aşınma dayanımı (%3,2 ağırlık kaybı) değerleri elde edilmiştir.
Çalışma kapsamındaki kurutma-fiksaj işleminde uygulanan kademeli sıcaklık artışı, kumaşların homojen bir şekilde boyanmasını ve işlem koşullarına bağlı renk değişimi olmadan fonksiyonel özellik kazanmasını sağlamıştır.
Sonuç olarak bu çalışmada pamuklu kumaşların aynı banyoda boyanması ve su itici, UV koruyucu, güç tutuşur, buruşmaz-antipilling-aşınma dayanımı özellikler kazanması için sol-jel yönteminin uygulanması sayesinde hem boyama ve fonksiyonel özelliklerin birbirini olumsuz şekilde etkilememesi sağlanmış hem de su ve kimyasal madde tüketimi, atıksu yükü, işlem süresi ve maliyeti azaltılmıştır.

Abstract:
The aim of this thesis is to carry out the dyeing and finishing processes of cotton fabrics in the same bath by using sol-gel method, with the aim of reducing the quantity of water and chemicals employed.
Prior to the sol-gel process, cotton fabrics were modified with a cationic agent, poly(dimethylamine-co-epichlorohydrin). Nanosol solutions were prepared with the sol-gel precursor tetraethoxysilane, the crosslinking agent (3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane, the dyestuff Reactive Red 195, the water repellent hexadecyltrimethoxysilane, the UV blocking agent titanium tetraisopropoxide, the flame retardant guanidine phosphate and the anti-wrinkle–anti-pilling–abrasion resistance agent (3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane. The prepared nanosol solutions were transferred to cotton fabrics by applying the pad-dry-cure method. Cotton fabrics were evaluated to FTIR-ATR and XPS analyses, K/S, CIEL*a*b*-CIEL*C*hº, whiteness-yellowness, fastness, contact angle, water repellency (spray), UPF, limiting oxygen index, flame spread, wrinkle resistance, pilling, abrasion resistance, bursting strength and bending rigidity tests, and additionally the durability of the fabrics to washing and dry cleaning was assessed. Nanosol solutions were evaluated through turbidity analysis, while post-dyeing and post-dyeing-finishing washing wastewater was assessed through UV-Vis analysis, in addition to conductivity, total dissolved solids, total suspended solids and salinity parameters.
The nanosol solutions prepared by applying the sol-gel method were transferred to cationised cotton fabrics (dyeing and finishing processes were applied in the same bath), and this resulted in the following values: 3.8-4.5 K/S, 144.3º contact angle, 5 degree water repellency (spray), 50+ (406.3) UPF, 31.8% LOI (no ignition/burning), 3 wrinkle resistance, 3 pilling (7,000 cycles) and >20,000 cycles abrasion resistance (3.2% weight loss).
The gradual temperature increase applied in the drying-fixing process within the scope of the study ensured that the fabrics were dyed homogeneously and exhibited functional properties without any change in colour due to the process conditions.
As a result, in this study, the application of the sol-gel method for dyeing cotton fabrics in the same bath and conferring water repellent, UV protective, flame retardant and wrinkle resistant properties ensured that both dyeing and functional properties did not adversely affect each other and the quantity of water and chemicals, wastewater load, process time and cost were reduced.