მეტილენის ლურჯი ტექსტილისა და ქაღალდის შეღებვაში: Basic Blue 9 სამღებროში

მეტილენის ლურჯი თხუთმეტი წლის განმავლობაში კომერციული საღებავი იყო, სანამ მას ვინმე პაციენტს მისცემდა. ჰაინრიხ კარომ ის 1876 წელს BASF-ში ტექსტილის საღებავად დაასინთეზა და როგორც BASF-ის საკუთარი ისტორია, ისე ამერიკის ქიმიური საზოგადოება მას ბამბისთვის შექმნილ საღებავად აღწერს. კოხის მიერ სამედიცინო შეღებვაში მისი გამოყენება დაახლოებით 1880 წელს დაიწყო, მალარიის სამკურნალოდ კი ის კიდევ უფრო გვიან, 1891 წელს გამოიყენეს. ყველაფერი, რადაც ეს ნაერთი შემდეგ იქცა — შესაღები რეაგენტი, ინდიკატორი თუ სამკურნალო პრეპარატი — საღებავების კატალოგის ჩანაწერით დაიწყო.

სამრეწველო გარემოში ამ ნივთიერების გასაგებად ეს ჩანაწერი დღესაც სწორი ამოსავალია. სამღებროს ენაზე ის მეთილთიონინიუმის ქლორიდი არ არის. ის Basic Blue 9-ია.

ერთი ნაერთი, ნუმერაციის ორი სისტემა

ფერთა ინდექსი თითოეულ კომერციულ საღებავს ორი გზით განსაზღვრავს. ზოგადი დასახელება გამოყენების სფეროსა და დანიშნულებას აღწერს; სტრუქტურული ნომერი კი — ქიმიურ სტრუქტურას. მეტილენის ლურჯის ზოგადი დასახელებაა C.I. Basic Blue 9, ხოლო სტრუქტურული ნომერი — C.I. 52015. ამით ის თიაზინების კლასში ხვდება, რომელსაც 52000-დან 52999-მდე ნომრები უკავია. ამას ადასტურებს ფერთა ინდექსის შესახებ ბოლოდროინდელი მიმოხილვა, სადაც საილუსტრაციო მაგალითად მეტილენის ლურჯია გამოყენებული.

ამ ნომრების მიღმა დგას ფენოთიაზინის კათიონი, რომელსაც ქლორიდი ახლავს: უწყლო ფორმის ფორმულაა C16H18ClN3S, მოლური მასა — დაახლოებით 319.9 g/mol და CAS ნომერი — 61-73-4; გავრცელებული კომერციული ტრიჰიდრატის მოლური მასა კი დაახლოებით 373.9 g/mol-ია და მისი CAS ნომერია 7220-79-3. კომერციული მარილი წარმოქმნის მუქ მწვანე კრისტალებს ბრინჯაოსებრი ბზინვარებით, რომლებიც გახსნისას ინტენსიურად ლურჯ ხსნარს იძლევა. PubChem-ისა და მოლეკულური თვისებების ბოლოდროინდელი მიმოხილვის მიხედვით, ტრიჰიდრატის 1 პროცენტიანი ხსნარის pH 3-დან 4.5-მდეა. ვინც მას კასრებით ყიდულობს, უნდა შეამოწმოს ეტიკეტზე მითითებული CAS ნომერი, რადგან ერთი კილოგრამი ტრიჰიდრატი დაახლოებით 15 პროცენტით ნაკლებ ქრომოფორს შეიცავს, ვიდრე ერთი კილოგრამი უწყლო მარილი. ნებისმიერი შეღებვის გამოთვლამდე ღირს იმის გარკვევა, კონკრეტულად რა იწონება.

შეკავშირების პრინციპი: კათიონი ანიონების ძიებაში

ფუძე საღებავები კათიონური საღებავებია. ხსნარში შეფერილ ნაწილაკს დადებითი მუხტი აქვს, ამიტომ ის ყველაზე ბუნებრივად იმ ბოჭკოებს უკავშირდება, რომლებსაც ანიონური უბნები აქვთ. მხოლოდ ეს ფაქტი გამოყენების თითქმის მთელ სურათს განსაზღვრავს.

აკრილის ბოჭკო კლასიკური სუბსტრატია. ჩვეულებრივ, ის კარბოქსილატის ან სულფონატის ჯგუფებს შეიცავს. ამ უბნებსა და საღებავის კათიონს შორის იონური მიზიდულობა ბოჭკოსთან ძლიერ აფინობას განაპირობებს, როგორც ეს აღწერილია აკრილის ჩვეულებრივი კათიონური შეღებვის და აკრილის ბოჭკოების ქიმიის კვლევებში. მატყლი და აბრეშუმიც უშუალოდ იკავშირებს ფუძე საღებავებს უარყოფითად დამუხტულ უბნებზე და მკვეთრ ფერებს იძლევა. თუმცა ტექსტილის ცნობარები გვაფრთხილებს, რომ ამ ბოჭკოებზე ძველი ფუძე საღებავები, როგორც წესი, სინათლის მიმართ დაბალი მდგრადობით გამოირჩევა. ეს საკითხი შეჯამებულია ტექსტილის შეღებვის ღია წვდომის სახელმძღვანელოში.

ბამბა მნიშვნელოვანი გამონაკლისია. დაუმუშავებელ ცელულოზას ტრადიციულ ფუძე საღებავებთან დაბალი აფინობა აქვს, სწორედ ამიტომ სჭირდებოდა კაროს „ბამბის საღებავს“ დამხმარე დამუშავება. ისტორიულად ბამბას მორდანტად ტანინის მჟავით ამუშავებდნენ, რომელსაც ხშირად ღებინების ქვით — ანტიმონისა და კალიუმის ტარტრატით — ამაგრებდნენ. შედეგად ბოჭკოზე ტანინისა და საღებავის უხსნადი კომპლექსი წარმოიქმნებოდა. იმდროინდელი ბამბის შეღებვის სახელმძღვანელო სამ ოპერაციას — ტანინით დამუშავებას, ფიქსაციას და შემდეგ შეღებვას — აღწერს წიგნში „ბამბის ქსოვილების შეღებვა“. ჩვეულებრივი ნეილონის შემთხვევაშიც საჭიროა მსგავსი დაზუსტება: ის ძირითადად მჟავა საღებავების სუბსტრატია. ფუძე საღებავებს ძლიერად მხოლოდ სულფონატის ჯგუფებით სპეციალურად მოდიფიცირებული ნეილონი იკავშირებს, რომელიც კათიონური საღებავებით შეღებვადი ნეილონის სახელით იყიდება და აღწერილია ისეთ ნაშრომებში, როგორიცაა US6312805B1.

ამრიგად, ბოჭკოების შეჯამება მოკლეა: ბამბა — ტანინის მორდანტით, ისტორიული მიზეზების გამო; მატყლი და აბრეშუმი — უშუალოდ, თუმცა ფერი ადვილად ხუნდება; აკრილი — ქიმიურად ბუნებრივი თანამედროვე სუბსტრატი; ჩვეულებრივი ნეილონი — უმეტესად შეუფერებელი.

მკვეთრი, მაგრამ ადვილად ხუნებადი

სუსტი მხარე არასდროს ყოფილა ფერის მიღება. პრობლემა მისი შენარჩუნება იყო. 2019 წლის კვლევაში ბამბა, აბრეშუმი და მატყლი უშუალოდ მეტილენის ლურჯის ტრიჰიდრატით შეღებეს. ISO 105-B02-ის მიხედვით, სამივე ბოჭკოზე სინათლისადმი მდგრადობის შეფასება 1 იყო — სკალის ყველაზე დაბალი მაჩვენებელი. ფერის შენარჩუნება მხოლოდ სმექტიტით შემდგომი დამუშავების შემდეგ გაუმჯობესდა, როგორც ეს RSC Advances-ში გამოქვეყნებულ ნაშრომშია აღწერილი. ძველი ლიტერატურაც იმავეს ამბობს იმდროინდელი ენით: ბევრი ფუძე საღებავის ფერი სინათლეზე ადვილად ხუნდება, როგორც ამას 1911 წლის Encyclopaedia Britannica-ს სტატია შეღებვის შესახებ აღნიშნავს.

შესაღები აბაზანის ქიმია კიდევ ერთ სიფრთხილის ზომას მოითხოვს. ფუძე საღებავებს ჩვეულებრივ ნეიტრალურ ან სუსტად მჟავე პირობებში იყენებენ, ხოლო ძლიერი ტუტე მეტილენის ლურჯისთვის განსაკუთრებით არასასურველია: 0.1 M ტუტის წყალხსნარში ის უცვლელი დარჩენის ნაცვლად ძირითადად ბერნთზენის მეთილენის იისფრად ჰიდროლიზდება — ინტენსიურად შეფერილ ლიპოფილურ პროდუქტად. ამას აღწერს მეტილენის ლურჯზე ტუტის ზემოქმედების კვლევა. ამიტომ მასალაზე დარჩენილმა ტუტე გამრეცხმა საშუალებამ ან ტუტე გარემოში შემდგომმა დამუშავებამ შეიძლება ფერის ტონი შეცვალოს ქიმიური მიზეზებით, რომლებიც ფიქსაციასთან კავშირში არ არის. ფერის ცვლილებების უკან მდგომი ჟანგვა-აღდგენის ციკლები ცალკე თემაა, მაგრამ პრაქტიკული წესი მარტივია: შესაღები აბაზანა ძლიერ ტუტე გარემოდ არ აქციოთ.

ქაღალდი, მელანი და კოპირების ქაღალდით მიღებული ასლები

ქაღალდის შეღებვა დღევანდელ კომერციულ გამოყენებად არის დოკუმენტირებული. Basic Blue 9-ის ერთ-ერთი მომწოდებელი თავის პროდუქტის გამოყენების ფურცელში ქაღალდს აბრეშუმის, კანაფის ბოჭკოს, ხისა და ბამბუკის შეღებვასთან ერთად ასახელებს; ასევე უთითებს მელნისა და ლაქური პიგმენტების წარმოებას. მელანში გამოყენებას უფრო მყარი დოკუმენტური საფუძველი აქვს: ინდოეთში ერთ დროს მოქმედებდა სპეციალური სტანდარტი IS 2230:1962 მელნის წარმოებისთვის განკუთვნილი მეტილენის ლურჯის საღებავზე. დღეს ის გაუქმებულია, თუმცა აღრიცხულია BIS-ის 1962–1963 წლების წლიურ ანგარიშში და კატალოგშიც გაუქმებულად არის მითითებული.

კოპირების ქაღალდიც დოკუმენტირებულია. კოპირების ქაღალდის საფარებზე გაცემული 1933 წლის აშშ-ის პატენტი US1925235A აღწერს ზეთისა და ცვილის საფუძველზე დამზადებულ მელნებს, რომლებიც ანილინის საღებავებს, მათ შორის მეტილენის ლურჯს, შეიცავს. 2024 წელს ისტორიული ლურჯი კოპირების ფანქრების კვლევამ მეტილენის ლურჯი ყველაზე გავრცელებულ საღებავ ნივთიერებებს შორის გამოავლინა. ამავე დროს, კვლევამ ზუსტად ის ქცევა აღწერა, რასაც სამღებროში მოელოდნენ: სინათლის მიმართ ძლიერი მგრძნობელობა და დასველებისას ფერის გადღაბნის ტენდენცია. კვლევა გამოქვეყნდა npj Heritage Science-ში. ფანქარი, რომელიც მკვეთრ ასლებს ქმნიდა და მზის შუქზე ხუნდებოდა, იმავე ქიმიას ეფუძნება, რასაც ბამბა, რომელიც მკვეთრად იღებებოდა და ფანჯარასთან ხუნდებოდა.

ხარისხის სამი კატეგორია, სპეციფიკაციების სამი რეჟიმი

ყველაზე მნიშვნელოვანი შედარება სწორედ ესაა, რადგან ერთი და იგივე სახელწოდება ერთმანეთთან შეუთავსებელი სპეციფიკაციებით დამზადებულ მასალებს მოიცავს. ტექსტილის ხარისხის მასალა, ბიოლოგიური შესაღები რეაგენტი და ფარმაცევტული ხარისხის მასალა სისუფთავის ერთი კიბის საფეხურები არ არის. ისინი სხვადასხვა კითხვაზე პასუხობს.

ცხრილში ორი გავრცელებული გაუგებრობა განსაკუთრებულ ყურადღებას იმსახურებს. პირველი: „100 პროცენტიანი“ ტექსტილის საღებავი 100 პროცენტით სუფთა ქრომოფორი არ არის; ISO 105-Z10 შეფერვის ძალას ეტალონურ საღებავთან მიმართებით განსაზღვრავს. მეორე: სერტიფიცირებული შესაღები რეაგენტი, რომელშიც საღებავის შემცველობა 82 პროცენტია, ფარმაცევტული მოთხოვნების ვერგამვლელი პროდუქტი არ არის; მან სხვა გამოცდა გაიარა. ფარმაცევტულ მხარეს ასახავს პროცესის შემუშავების ანგარიში, რომელშიც ლითონების ჯამური შემცველობა 20 ppm-ზე ნაკლები იყო, Azure B-ისა — 2 პროცენტზე ნაკლები, სხვა მინარევებისა კი — 0.5 პროცენტზე ნაკლები. გამოქვეყნებულ Proveblue-ის კვლევაში ეს მაჩვენებლები კონკრეტულ პროცესს აღწერს და არა ტექსტილის უნივერსალურ სპეციფიკაციას. Azure B-ს კი საკუთარი ეტალონური სტანდარტი იმიტომ აქვს, რომ ის ერთდროულად მთავარი დემეთილირების მინარევიცაა და დამოუკიდებლად ფარმაკოლოგიურად აქტიური მეტაბოლიტიც — საკითხი, რომელსაც Azure B-ის კვლევები განიხილავს.

სამღებროსთვის მიღებისას საჭირო პრაქტიკული შემოწმებები მარცხენა სვეტიდან გამომდინარეობს: ფერის ტონის შედარება სტანდარტთან, შეფერვის ფარდობითი ძალა, ხსნადობა და უხსნადი ნივთიერებები, ტენიანობა და პარტიებს შორის ერთგვაროვნება. ამ ჩამონათვალში არაფერი ადასტურებს, რომ კასრის შიგთავსი ლაბორატორიისთვის გამოდგება, მით უმეტეს — მისაღებად.

როგორ წავიკითხოთ Basic Blue 9-ის მონაცემთა ფურცელი

ტიპური ტექნიკური მონაცემთა ფურცელი ოთხ მაჩვენებელს შეიცავს და თითოეული სხვადასხვა კითხვას პასუხობს. შეფერვის ძალა, რომელიც მომწოდებლის ეტალონურ პარტიასთან შედარებით პროცენტულად გამოისახება, მღებავს ეუბნება, რამდენი საღებავი უნდა აწონოს სასურველი ფერის სიღრმის მისაღებად; 105 პროცენტიანი შეფერვის ძალის მქონე პარტიიდან სტანდარტთან შედარებით დაახლოებით 5 პროცენტით ნაკლები მასაა საჭირო. საღებავის შემცველობა, თუ მითითებულია, რეალური ქრომოფორის ქიმიური წილია და ყოველთვის იმაზე დაბალია, ვიდრე შეფერვის ძალის მაჩვენებელი მიანიშნებს, რადგან კომერციული ფხვნილი ტენსა და განმაზავებელ ნივთიერებებსაც შეიცავს. წყალში უხსნადი ნივთიერებები, რომელთა ზღვარიც, მაგალითად, 1.5 პროცენტია, ფერის ტონის ნაცვლად ლაქებისა და ფილტრების გაჭედვის ალბათობას განსაზღვრავს. ტენიანობა სურათს ავსებს და ჰიდრატის საკითხსაც უკავშირდება: ტრიჰიდრატი კრისტალიზაციის წყლის სამ მოლეკულას შეიცავს, ამიტომ მის ერთ კილოგრამში ქრომოფორის რაოდენობა დაახლოებით ექვსი მეშვიდედია იმ რაოდენობისა, რომელსაც ერთი კილოგრამი უწყლო მარილი შეიცავს. თუ რეცეპტი ერთი ჰიდრატისთვისაა დაწერილი, მაგრამ მეორეს აწონით, ფერის სიღრმე ამ წილით ასცდება სამიზნეს მანამდე, სანამ მასალა შესაღებ აბაზანაში მოხვდება.

შენიშვნა ჩამდინარე წყლებზე

მეტილენის ლურჯი ინტენსიურად შეფერილია და მისი სპექტროფოტომეტრული მონიტორინგი ადვილია. ადსორბციის კვლევებში, როგორც წესი, აკვირდებიან მის შთანთქმას ხილულ დიაპაზონში, დაახლოებით 663-დან 665 nm-მდე, როგორც ეს ხდება ბიოსორბციის კვლევასა და ჰიდროგელზე ადსორბციის კვლევაში. ამ მოხერხებულობამ ის ჩამდინარე წყლების კვლევის მოდელურ კათიონურ საღებავად აქცია: Journal of Hazardous Materials-ში გამოქვეყნებული ვრცელი მიმოხილვა განიხილავს მის მოცილებას დაბალფასიან მასალებზე ადსორბციით და მოიცავს ტექსტილის, ქაღალდისა და ბეჭდვის წარმოების ჩამდინარე წყლებს.

მოდელური სტატუსი ორმხრივად უნდა შეფასდეს. ადსორბციის შესახებ ნაშრომების სიმრავლე არ ამტკიცებს, რომ თავად მეტილენის ლურჯი თანამედროვე ტექსტილის წარმოების ერთ-ერთი წამყვანი დამაბინძურებელია; ის აჩვენებს, რომ ეს ნაერთი ზოგადად კათიონური საღებავების მოსახერხებელი წარმომადგენელია. ჩამდინარე წყლების შესახებ მტკიცებების კითხვისას ეს განსხვავება გაითვალისწინეთ.

გაფრთხილება სახელწოდებაშია

Basic Blue 9, C.I. 52015, მეთილთიონინიუმის ქლორიდი: ერთი ქრომოფორის სამი სახელწოდება, რომელიც სულ მცირე სამი განსხვავებული სპეციფიკაციის რეჟიმით იყიდება. ტექსტილის მასალას, რომელიც კარომ ბამბისთვის შექმნა, არასდროს მოეთხოვებოდა დასალევად ვარგისიანობა, და ფერის ტონისა და შეფერვის ძალისთვის გაცემული ვერანაირი სერტიფიკატი მას ასეთად ვერ აქცევს. როდესაც კასრზე მითითებული იგივე სახელწოდება ლაბორატორიის თაროზეც ჩნდება, იმას, თუ რა გიჭირავთ ხელში, სპეციფიკაცია გეუბნებათ და არა ფერი.