Pozorovali jsme, jaký má chitosan, jakožto přípravek pro předúpravu, vliv na výsledné procento vytažení barviva a celkové vybarvení materiálu.
Bavlněný substrát jsme nejprve předupravili roztokem chitosanu, který byl aplikován ve 2% koncentraci z váhy materiálu. Předúprava probíhala na vodní lázni po dobu 20 minut a za teploty 50°C. Poměr lázně byl 1:50. Na závěr byl materiál propláchnut ve studené vodě a sušen při teplotě 105°C.
Následoval barvicí proces, pro který byla zvolena čtyři různá barviva:
- Saturnová červeň L4B, Saturnová violeť L4B, Saturnová modř LFG, Saturnová zeleň LFB.
Barvicí lázeň obsahovala:
5% barviva 3% sody
15% chloridu sodného Poměr lázně byl 1:50.
Chemikálie a barviva byla dávkována ze zásobních roztoků.
3.11.1 Kalibrační křivky barviv
Pro orientační zjištění výsledných koncentrací lázní po barvení jsme si nejprve vytvořili koncentrační řadu každého barviva a zjistili příslušnou absorbanci k dané koncentraci.
Vynesením těchto veličin pro každé barvivo jsme získali konkrétní kalibrační křivku.
Zvolená koncentrační řada jednotlivých barviv byla:
- 5, 10, 20, 30, 50 mg/l.
Absorbance byla měřena na spektrofotometru.
Jak je patrné z níže uvedených grafů, ve všech případech je splněna podmínka linearity a spojnice prochází počátkem tak, jak by tomu teoreticky mělo být.
y = 0,027x
Graf 11: Kalibrační graf pro Saturnovou modř LFG
y = 0,0145x
Graf 12: Kalibrační graf pro Saturnovou zeleň LFB
y = 0,0146x
Graf 13: Kalibrační graf pro Saturnovou violeť L4B
y = 0,0181x
Graf 14: Kalibrační graf pro Saturnovou červeň L4B
3.11.2 Výsledky remisního měření procenta vytažení barvicích lázní
Tab.27: Procento vytažení – Saturnová modř LFG Saturnová modř LFG
Lázeň Absorbance E (%) = procento vytažení
Bez barvení 0,825
S chitosanem 0,495 40
Bez chitosanu 0,439 46,7878
Tab.28: Procento vytažení – Saturnová zeleň LFB Saturnová zeleň LFB
Ve všech případech je zřetelné, že materiál předupravený chitosanem vykazuje o průměrně devítinu nižší procento vytažení barviva, než je tomu u vzorků nepředupravených.
4. ZÁVĚR
Tato diplomová práce byla zaměřena na zkoumání vlastností unikátního přípravku jménem chitosan. Odborníci nazývají chitosan materiálem 21. století a je mu v nynější době přičítána celá řada unikátních vlastností a nekonečné množství rozmanitých uplatnění. Ve spojení s textilním průmyslem je o chitosanu tvrzeno, že má stěžejní význam při tzv. „mokrých procesech“, do nichž se zahrnuje barvení a závěrečné zpracování materiálu. Konkrétně se jedná o jeho pozitivní ovlivnění užitných vlastností materiálu jako jsou zejména mokré stálosti, omak a v neposlední řadě i barevného výtěžku.
Zaměřili jsme se tedy na chitosan jakožto přípravek pro zvýšení následných mokrých stálostí.
Dle informací by měl chitosan vést k jejich výraznému zlepšení.
Zaobírali jsme se samotnou optimalizací aplikace chitosanu. Zda bude možné sledovat vliv odlišných podmínek v předúpravě na výsledné stálosti materiálu. Pozorovali jsme jak vliv různé koncentrace chitosanu, tak času a teploty předúpravy. V dalších pokusech jsme
zjišťovali možnost dosažení lepších stálostí vlivem různých pH chitosanové lázně či kombinací chitosanové předúpravy s následným ustálením kationaktivním TPP.
Vystavovali jsme vzorky i dalším faktorům a podmínkám, zejména jsme se soustředili na možnost ovlivnění úrovně výsledných stálostí změnou aplikačních metod. Podrobnější popis jednotlivých experimentů je možné dohledat pod individuálními kapitolami.
Výsledky byly posouzeny u každého experimentu provedením hodnocení stálosti v mokrém otěru a alkalickém potu. U některých pokusů bylo spektrálně sledováno i remisní chování daných vzorků.
Z výsledků je zřetelné, že předupravením materiálu chitosanem se docílí určitého zvýšení mokrých stálostí, ale je nutné si uvědomit, zda tato úroveň je dostačující a prakticky výhodná.
Srovnáním dosažených stálostí se stálostmi, které je možno obdržet po ustálení materiálu běžně používanými kationaktivními TPP je zjištěno, že dosavadně vyhledávaný způsob zvyšování mokrých stálostí je i způsob poskytující o poznání lepší výsledky. Pro názornost, při předúpravě chitosanem se dosáhne maximálně o stupeň lepšího zapuštění do bavlněné doprovodné tkaniny u zkoušky v alkalickém potu. Při ustálení kupříkladu Sevofixem FFK, což je kationaktivní TPP, se ve stejném případě docílí až posunu o 2 stupně v míře zapuštění do bavlny. A dosáhneme tak na maximální možnou úroveň.
Navíc studiem remisního chování předupravených vzorků chitosanem je zjištěno, že vykazují snížení koncentrace barviva a tím pokles intenzity vybarvení. Tento jev byl zaznamenán u všech odstínů přímých barviv, které byly v práci používány. Jedná se sice o nepatrné hodnoty, ale i přesto je tento fakt překvapující. Zejména z hlediska kationaktivity chitosanu, díky níž by mělo docházet naopak ke zvýšení barvitelnosti celulózových vláken při aplikaci aniontových barviv. Můžeme pouze teoretizovat, z jaké příčiny dochází k těmto opačným vlivům. Kupříkladu možné vysvětlení je chybně zvolený chitosan, s ohledem na jeho stupeň deacetylace a viskozity. Nebo nevhodně vybraná přímá barviva, což má zásadní význam pro možnou reaktivitu mezi substrátem a chitosanem. Bylo by proto užitečné v práci příští zakomponovat do studií i úvahu o složení testovaného přímého barviva a realizovat i kapkové či chromatografické testy pro větší názornost a souvislost u pozorovaných jevů. Povaha barviva a tedy jeho molekulární struktura má zásadní vliv na výsledný stupeň ustálení.
K tomuto tématu bych ráda uvedla, že pokus v zahraniční literatuře popisuje obdobnou nesrovnalost. Bylo zjištěno, že předupravený materiál chitosanem vykazuje srovnatelnou výtěžnost barviv vůči substrátu nepředupravenému.
Vzorky byly vystaveny 15 cyklům praní a poté remitometricky vyhodnoceno jejich procento vybarvení. Výsledky ukázaly, že předupravený materiál má o 35% vyšší hodnoty K/S, tedy vykazuje výrazně vyšší intenzitu vybarvení, než materiál nepředupravený. Rozdíl intenzit je tedy pozorovatelný až po určité spotřebitelské zátěži materiálu a u vzorků nepředupravených dochází k desorbci nezafixovaného barviva. Tento přístup je prozatím revolučním, neboť ostatní zveřejněné experimenty se zabývají otázkou okamžitého vytažení či stálostí po obvykle sledovaném jednom cyklu zkoušky. Bylo by proto velice přínosné a zajímavé zaměřit se na vliv chitosanu po vystavení vzorků delším cyklům a zátěžím, protože pak jsou rozdíly ve stálostech a výtěžnosti barviv výraznější a jednoznačnější.
Nejlepších výsledků se dociluje u vzorků předupravených chitosanem a doustálených kationaktivním TPP. Pozorujeme u nich posun jak v mokrém otěru, tak v alkalickém potu a proto tato metoda se zdá být přínosná a efektivní. Otázkou však zůstává, zda-li má smysl kombinovat tyto dva způsoby a nezvolit pouze klasickou cestu závěrečného ustálení prostřednictvím kationaktivního TPP. Zejména přihlédneme-li k ekonomické náročnosti pro průmyslové užití. Navíc je více než pravděpodobné, že totožné úrovně mokrých stálostí by bylo dosaženo zpracováním materiálu pouze v kationaktivním prostředku, tedy s absencí finančně náročného chitosanu.
Pozorovali jsme, zda změny v technologii aplikace chitosanu budou mít znatelný vliv na výsledné stálosti. Užili jsme chitosanu jako finálního ustalovacího prostředku, přímo v barvicí lázni či před barvením a zároveň i po něm.
Výsledky těchto pokusů se dají zobecnit, každý z nich má bezesporu své klady, ale taktéž i zápory. U kombinace aplikace chitosanu zároveň před a po barvení se docílí zlepšení stálosti v alkalickém potu, avšak na úkor poklesu stálobarevnosti v mokrém otěru. Chitosan aplikovaný přímo do barvicí lázně působil jako silný retardér a celkově zpomalil barvicí proces za poklesu procenta vytažení. Negativní dopad byl pozorován současně na egalitě vybarvení. Tato metoda se tedy jeví jako zcela nevhodná pro jakékoliv textilní barvířství.
Zamyslíme-li se nad negativním dopadem působení chitosanu v barvicí lázni, je možné si zjištěný jev vysvětlit následně. V lázni je přítomna celulóza, kationaktivní chitosan a anionické přímé barvivo. Při interakci těchto třech zmíněných subjektů dojde díky iontové
přitažlivosti k vaznosti chitosanu na barvivo a utvoří se barevná sraženina ulpělá na povrchu bavlny pouze povrchovými silami a rychle desorbující. Pozorovali jsme proto, že se zvyšující se koncentrací chitosanu v lázni docházelo k úměrnému snižování absorbovaného barviva na vlákně a vyššímu utváření kusů barevných sraženin.
Z technologického pohledu se nám nejefektivněji jeví metoda finální aplikace chitosanu, tedy po barvení. Dosahujeme díky ní vyššího stupně ustálení v alkalickém potu, stálobarevnost v mokrém otěru je na obdobné úrovni jako je tomu u materiálu předupraveného chitosanem.
Nejdůležitější ovšem je fakt, že se touto metodou docílí výraznějšího procenta vytažení jež má svou přirozenou hodnotu pH.
Závěrem bych ráda uvedla, že i přesto, že chitosan v této práci figuruje spíše jako prostředek, který nemá zdaleka tak vynikající schopnosti, jak se o něm tvrdí, já osobně jsem přesvědčená, že je to pouze otázka technologického postupu a dalšího nezbytného výzkumu. Předkládaná práce je tedy prvním krokem v tomto směru a bylo by rozhodně účelné stavět na získaných poznatcích.
Použitá literatura:
1. Blackwell J., Minke R.: Determination of the structure of α- and β-chitins by X-ray diffraction, Konference on Chitosan, Cambridge, MA, 1978
2. Blažej A., Šutá Š.: Vlastnosti textilních vlákien, ALFA 1982
3. Domard A., Roberts G.A.F.: Advances in Chitin Science, Jaques André Publisher,Vol.2, Lyon, France, 1997
4. Felix V.: Chemická technologie zušlechťování 4/1, SNTL 1955
5. Hudson S.M., Jenkins D.W.: Chitin and chitosan, Encyklopedia of Polymer Science and Technology, 3rd edition, Wiley Interscience, 2001
6. Hladík V.: Základy teorie barvení, SNTL 1968
7. Kolektiv autorů: Příručka textilního odborníka 1, SNTL Praha 1981
8. Krátký Oldřich, Analytické metody chitosanu pro textilní použití, 2004 (DP) 9. Militký J.: Textilní vlákna, TU Liberec 2002
10. Mima S., Miya M., Iwanoto R., Ishikawa S.: Highly deacetylated chitosan and its properties, J. Appl. Polym. Sci., 28, 1983
11. Muzzarelli R.A.A.: Chitin, Pergamon Press, N.Y., 1977
12. Piller B., Levinský O.: Malá encyklopedie textilních materiálů, SNTL 1982 13. Prášil M., Odvárka J.,Zadáková Z., Škudrnová E.: Textilní chemie, TUL 1994
14. Rudall K.M.: The chitin protein complexes of insects cuticles, Adv. Insect Physiol, 1, 257-313, 1963
15. Salmon S., Hudson S.M.: Crystal morphology, biosynthesis and physical assembly of celulose, chitin and chitosan, J. Macromol. Sci. R.M.C., C37 (2), 199-276, 1997 16. Shih Chung-Yang, Juany Kuo-Shien: Study of Kun Shan University of Technology,
Department of Applied Fibre Style, Taiwan, Annual 2004
17. Šrámek J.: Chemická technologie zušlechťování 3 – Barvení textilních materiálů, SNTL 1974
18. Šrámek J.: Barvení textilií, SNTL 1985
19. Tokura S., Heno K., Miyazaki S.: Molecular weight dependent antimicrobial aktivity by chitosan, Macromolecular symposium, 1997