कापड आणि कागद रंगवण्यासाठी मेथिलीन ब्लू: रंगाई कारखान्यातील Basic Blue 9

मेथिलीन ब्लू कोणत्याही रुग्णाला दिले जाण्यापूर्वी पंधरा वर्षे व्यावसायिक रंग म्हणून वापरले जात होते. Heinrich Caro यांनी 1876 मध्ये BASF येथे कापडासाठीचे रंगद्रव्य म्हणून त्याचे संश्लेषण केले. BASF चा स्वतःचा इतिहास आणि अमेरिकन केमिकल सोसायटी हे दोन्ही त्याचे वर्णन कापसासाठी तयार केलेला रंग असे करतात. Koch यांचे वैद्यकीय अभिरंजनाचे काम सुमारे 1880 मध्ये झाले, तर 1891 मधील मलेरियावरील उपचार त्यानंतरचे होते. हे संयुग पुढे अभिरंजक, निर्देशक किंवा औषध अशा ज्या-ज्या रूपांत वापरले गेले, त्या सर्वांची सुरुवात रंगांच्या सूचीतील एका नोंदीपासून झाली.

औद्योगिक संदर्भात या पदार्थाकडे पाहण्याचा तोच आजही योग्य मार्ग आहे. रंगाई कारखान्याच्या भाषेत ते मिथाइलथायोनिनियम क्लोराइड नसते. ते Basic Blue 9 असते.

एक संयुग, दोन क्रमांकन पद्धती

Colour Index प्रत्येक व्यावसायिक रंगाची दोन प्रकारे ओळख नोंदवतो. सर्वसाधारण नाव त्याचा उपयोग आणि वापरपद्धती दर्शवते; संरचना क्रमांक त्याची रासायनिक रचना दर्शवतो. मेथिलीन ब्लूचे सर्वसाधारण नाव C.I. Basic Blue 9 आणि संरचना क्रमांक C.I. 52015 आहे. त्यामुळे ते 52000 ते 52999 या क्रमांकांमध्ये येणाऱ्या थायाझीन वर्गात समाविष्ट होते. मेथिलीन ब्लूचे उदाहरण देणारा Colour Index वरील अलीकडील लेख याची पुष्टी करतो.

या क्रमांकांमागील रसायनशास्त्र म्हणजे क्लोराइडसोबत असलेला फेनोथायाझीन धनायन: निर्जल रूपाचे सूत्र C16H18ClN3S, मोलर वस्तुमान सुमारे 319.9 g/mol आणि CAS 61-73-4; तर सामान्य व्यावसायिक ट्रायहायड्रेटचे मोलर वस्तुमान सुमारे 373.9 g/mol आणि CAS 7220-79-3 असते. व्यावसायिक लवणाचे कांस्यासारखी झळाळी असलेले गडद हिरवे स्फटिक तयार होतात आणि ते विरघळल्यावर गडद निळे द्रावण बनते. PubChem आणि रेणूंच्या गुणधर्मांच्या अलीकडील आढाव्यानुसार, ट्रायहायड्रेटच्या 1 टक्के द्रावणाचा pH 3 ते 4.5 असतो. ड्रमभर माल खरेदी करणाऱ्याने लेबलवर कोणता CAS क्रमांक आहे ते तपासावे, कारण एक किलोग्रॅम ट्रायहायड्रेटमध्ये एक किलोग्रॅम निर्जल लवणापेक्षा सुमारे 15 टक्के कमी वर्णधारक घटक असतो. रंगाईची कोणतीही गणना करण्यापूर्वी नेमके कशाचे वजन केले जात आहे हे निश्चित करणे महत्त्वाचे आहे.

बंधनाची संकल्पना: ऋणायनांच्या शोधातील धनायन

बेसिक रंग हे धनायनिक रंग असतात. द्रावणात रंगीत घटकावर धन विद्युतभार असतो, त्यामुळे ऋणायनिक स्थळे असलेल्या तंतूंना तो सर्वांत सहज बांधला जातो. या एका तथ्यावरून त्याच्या जवळजवळ संपूर्ण उपयोगपद्धतीचा अंदाज येतो.

अॅक्रिलिक तंतू हे याचे पाठ्यपुस्तकातील आदर्श उदाहरण आहे. त्यावर सामान्यतः कार्बोक्सिलेट किंवा सल्फोनेट गट असतात. या स्थळांमध्ये आणि रंगाच्या धनायनामध्ये असलेले आयनिक आकर्षण तंतूंवरील रंगाची आसक्ती व धरून राहण्याची क्षमता वाढवते. अॅक्रिलिकच्या पारंपरिक धनायनिक रंगाईवरील आणि अॅक्रिलिक तंतूंच्या रसायनशास्त्रावरील अभ्यासांमध्ये याचे वर्णन केले आहे. लोकर आणि रेशीमही ऋण विद्युतभार असलेल्या स्थळांवर बेसिक रंग थेट शोषून घेतात आणि चमकदार रंगछटा देतात. मात्र या तंतूंवर जुन्या बेसिक रंगांचा प्रकाशातील टिकाऊपणा सामान्यतः कमी असतो, असा इशारा वस्त्रविषयक संदर्भ देतात. हा मुद्दा वस्त्ररंगाईवरील मुक्तपणे उपलब्ध पाठ्यपुस्तकात संक्षेपाने मांडला आहे.

कापूस हा महत्त्वाचा अपवाद आहे. प्रक्रिया न केलेल्या सेल्युलोजची पारंपरिक बेसिक रंगांविषयीची आसक्ती कमी असते. म्हणूनच Caro यांच्या “कापसासाठीच्या रंगाला” मदत आवश्यक होती. ऐतिहासिक पद्धतीत कापसावर टॅनिक आम्लाचे रंगबंधक लावले जात असे आणि सामान्यतः टार्टर इमेटिकने (अँटिमनी पोटॅशियम टार्ट्रेट) ते स्थिर केले जात असे. त्यामुळे तंतूवर अविद्राव्य टॅनिन-रंग संकुल तयार होत असे. त्या काळातील कापूस रंगाईच्या मार्गदर्शकात टॅनिन प्रक्रिया, स्थिरीकरण आणि नंतर रंगाई या तीन क्रिया The Dyeing of Cotton Fabrics मध्ये मांडल्या आहेत. सामान्य नायलॉनबाबतही अशीच अट लक्षात घ्यावी लागते: ते मुख्यतः आम्लीय रंगांसाठी योग्य असते. सल्फोनेट गट घालून जाणीवपूर्वक सुधारित केलेले नायलॉनच बेसिक रंग जोरदारपणे शोषून घेते. ते धनायनिक रंगांनी रंगवता येणारे नायलॉन म्हणून विकले जाते आणि US6312805B1 सारख्या कामांमध्ये त्याचे वर्णन आहे.

म्हणून तंतूंविषयीचा सारांश थोडक्यात असा आहे: ऐतिहासिक कारणांमुळे कापसासाठी टॅनिन रंगबंधक; लोकर आणि रेशीम यांवर थेट रंगाई, पण रंग लवकर फिका होतो; रासायनिकदृष्ट्या स्वाभाविक आधुनिक आधार म्हणून अॅक्रिलिक; आणि सामान्य नायलॉन बहुतेकदा अयोग्य.

चमकदार, पण लवकर फिका होणारा

रंग चढवणे ही कधीच कमकुवत बाजू नव्हती. तो टिकवून ठेवणे ही होती. 2019 मधील एका अभ्यासात कापूस, रेशीम आणि लोकर यांना मेथिलीन ब्लू ट्रायहायड्रेटने थेट रंगवले होते. ISO 105-B02 अंतर्गत तिन्ही तंतूंवर प्रकाशातील रंगटिकाऊपणाचे मानांकन 1, म्हणजे मापनश्रेणीतील सर्वांत कमी, नोंदवले गेले. स्मेक्टाइटची पश्चप्रक्रिया केल्यानंतरच रंग टिकून राहण्यात सुधारणा झाली, असे RSC Advances मध्ये नोंदवले आहे. जुने साहित्यही त्या काळच्या भाषेत हेच सांगते: अनेक बेसिक रंग प्रकाशात लवकर फिके होतात, अशी नोंद 1911 च्या Encyclopaedia Britannica मधील रंगाईविषयक लेखात आहे.

रंगाई द्रावणाचे रसायनशास्त्र आणखी एक खबरदारी सुचवते. बेसिक रंग सामान्यतः उदासीन ते सौम्य आम्लीय परिस्थितीत वापरले जातात. तीव्र क्षार मेथिलीन ब्लूसाठी विशेषतः हानिकारक असतात: 0.1 M जलीय क्षारात ते अपरिवर्तित राहण्याऐवजी जलअपघटन होऊन मुख्यतः Bernthsen यांचे मेथिलीन व्हायोलेट तयार होते. हे गडद रंगाचे, स्नेहाकर्षी उत्पादन आहे, असे मेथिलीन ब्लूवरील क्षाराच्या परिणामाच्या अभ्यासात नमूद केले आहे. त्यामुळे मालात उरलेले क्षारीय स्वच्छता द्रावण किंवा क्षारीय पश्चप्रक्रिया रंगछटा बदलू शकते. यामागची रासायनिक कारणे रंग स्थिर होण्याशी संबंधित नसतात. रंगबदलांमागील ऑक्सिडीकरण-अपचयन चक्र हा स्वतंत्र विषय आहे, पण व्यावहारिक नियम सोपा आहे: रंगाई द्रावण तीव्र क्षारीय होऊ देऊ नका.

कागद, शाई आणि कार्बन प्रती

कागद रंगवणे हा सध्याचा व्यावसायिक उपयोग असल्याची नोंद आहे. Basic Blue 9 च्या एका पुरवठादाराने त्याच्या उत्पादनाच्या उपयोगपत्रकात रेशीम, भांगाचे तंतू, लाकूड आणि बांबू रंगवण्याबरोबरच कागद रंगवणे, तसेच शाई आणि लेक रंगद्रव्यांचे उत्पादन यांचाही उल्लेख केला आहे. शाईच्या वापराबाबत अधिक ठोस दस्तऐवजी पुरावे आहेत: भारतात एकेकाळी शाई उद्योगासाठीच्या मेथिलीन ब्लू रंगाचे स्वतंत्र मानक, IS 2230:1962, अस्तित्वात होते. ते आता मागे घेण्यात आले आहे, पण त्याची नोंद BIS च्या 1962 ते 1963 च्या वार्षिक अहवालात आहे आणि सूचीत ते मागे घेतलेले म्हणून दाखवले आहे.

कार्बन पेपरच्याही वापराची नोंद आहे. कार्बन पेपरच्या लेपनासाठीच्या 1933 मधील अमेरिकी पेटंटमध्ये मेथिलीन ब्लूसह अॅनिलीन रंग असलेल्या तेल आणि मेणाच्या शाईचे वर्णन US1925235A मध्ये केले आहे. तसेच ऐतिहासिक निळ्या नक्कल पेन्सिलींच्या 2024 मधील वारसा-विज्ञान अभ्यासात मेथिलीन ब्लू हे सर्वाधिक आढळणाऱ्या रंगद्रव्यांपैकी एक असल्याचे दिसले. त्याच वेळी रंगाई कारखान्याला अपेक्षित असणारेच वर्तन नोंदवले गेले: प्रकाशाबाबत तीव्र संवेदनशीलता आणि ओले झाल्यावर रंग पसरून वाहण्याची प्रवृत्ती. हा अभ्यास npj Heritage Science मध्ये प्रकाशित झाला. ठसठशीत नक्कल उमटवणारी पण सूर्यप्रकाशात फिकी होणारी पेन्सिल आणि चमकदार रंगलेला पण खिडकीजवळ फिका होणारा कापूस यांमागे तेच रसायनशास्त्र आहे.

तीन दर्जे, तीन विनिर्देश व्यवस्था

ही सर्वांत महत्त्वाची तुलना आहे, कारण एकाच नावाखाली परस्पर विसंगत विनिर्देशांनुसार तयार केलेले पदार्थ येतात. कापडासाठीचा दर्जा, जैविक अभिरंजक आणि औषधनिर्मितीसाठीचा दर्जा हे शुद्धतेच्या एकाच शिडीवरील टप्पे नाहीत. ते वेगवेगळ्या प्रश्नांची उत्तरे आहेत.

तक्त्यातील दोन गैरसमजांवर विशेष भर देणे आवश्यक आहे. पहिले म्हणजे, “100 टक्के” कापडाचा रंग म्हणजे 100 टक्के शुद्ध वर्णधारक घटक नव्हे; ISO 105-Z10 रंगशक्तीची व्याख्या संदर्भ रंगाच्या तुलनेत करतो. दुसरे म्हणजे, 82 टक्के रंगद्रव्य असलेले प्रमाणित अभिरंजक हे औषधनिर्मितीच्या निकषांत नापास झालेले उत्पादन नाही; त्याने वेगळी चाचणी उत्तीर्ण केली आहे. औषधनिर्मितीच्या बाजूचे उदाहरण एका प्रक्रिया-विकास अहवालात दिसते. त्यात एकूण धातू 20 ppm पेक्षा कमी, Azure B 2 टक्क्यांपेक्षा कमी आणि इतर अशुद्धी 0.5 टक्क्यांपेक्षा कमी ठेवल्या होत्या. प्रकाशित Proveblue अभ्यासातील हे आकडे त्या प्रक्रियेचे वर्णन करतात; ते कापडासाठीचे सार्वत्रिक विनिर्देश नाहीत. Azure B ला स्वतंत्र संदर्भ मानक असण्याचे कारण म्हणजे ते प्रमुख डिमिथाइलेशन अशुद्धी तर आहेच, शिवाय स्वतः औषधीयदृष्ट्या सक्रिय चयापचयज पदार्थही आहे. Azure B वरील संशोधनात हा विषय पुढे मांडला आहे.

रंगाई कारखान्यात येणाऱ्या मालाच्या व्यावहारिक तपासण्या डाव्या स्तंभावरून ठरतात: मानकाशी रंगछटेची तुलना, सापेक्ष रंगशक्ती, विद्राव्यता आणि अविद्राव्य पदार्थ, आर्द्रता आणि उत्पादन तुकड्यांमधील सातत्य. या यादीतील कोणतीही तपासणी त्या ड्रममधील पदार्थाला प्रयोगशाळेतील वापरासाठी पात्र ठरवत नाही, सेवनासाठी तर अजिबात नाही.

Basic Blue 9 चे माहितीपत्रक कसे वाचावे

सामान्य तांत्रिक माहितीपत्रकात चार आकडे दिलेले असतात आणि प्रत्येक वेगळ्या प्रश्नाचे उत्तर देतो. पुरवठादाराच्या संदर्भ उत्पादन तुकडीच्या तुलनेत टक्केवारीने व्यक्त केलेली रंगशक्ती, अपेक्षित गडदपणा मिळवण्यासाठी किती रंग वजनाने घ्यावा हे रंगकाम करणाऱ्याला सांगते; 105 टक्के रंगशक्ती असलेल्या तुकडीसाठी मानकापेक्षा सुमारे 5 टक्के कमी वजन लागते. रंगद्रव्याचे प्रमाण नमूद केले असल्यास, ते प्रत्यक्ष वर्णधारक घटकाचा रासायनिक अंश दर्शवते. व्यावसायिक पावडरमध्ये आर्द्रता आणि विरलकारक पदार्थ असल्यामुळे हे प्रमाण रंगशक्तीच्या आकड्यावरून वाटते त्यापेक्षा नेहमी कमी असते. पाण्यात अविद्राव्य पदार्थांची मर्यादा, उदाहरणार्थ 1.5 टक्के, रंगछटेचा नव्हे तर ठिपके पडण्याचा आणि गाळणी अडण्याचा अंदाज देते. आर्द्रतेमुळे संपूर्ण चित्र स्पष्ट होते आणि तिचा हायड्रेटच्या प्रश्नाशीही संबंध असतो: ट्रायहायड्रेटमध्ये स्फटिकी पाण्याचे तीन रेणू असतात, त्यामुळे त्याच्या एका किलोमध्ये निर्जल लवणाच्या एका किलोतील वर्णधारक घटकाच्या सुमारे सहा-सप्तमांश इतकाच घटक असतो. एका हायड्रेटसाठी लिहिलेल्या कृतीत दुसऱ्याचे वजन घेतल्यास, माल रंगाई द्रावणात जाण्यापूर्वीच अपेक्षित गडदपणापासून तेवढ्या प्रमाणात फरक पडलेला असेल.

सांडपाण्याविषयी एक नोंद

मेथिलीन ब्लूचा रंग तीव्र असतो आणि वर्णपटप्रकाशमापनाने त्याचा मागोवा घेणे सोपे असते. अधिशोषणाच्या अभ्यासांमध्ये सामान्यतः त्याचे दृश्य प्रकाशातील शोषण सुमारे 663 ते 665 nm येथे मोजले जाते, जसे जैव-अधिशोषणाच्या एका अभ्यासात आणि हायड्रोजेल अधिशोषणाच्या एका अभ्यासात केले आहे. या सोयीमुळे सांडपाणी संशोधनात तो नमुना धनायनिक रंग बनला: Journal of Hazardous Materials मधील एक महत्त्वाचा आढावा कमी खर्चाच्या पदार्थांवरील अधिशोषणाद्वारे त्याचे निष्कासन तपासतो आणि त्यात कापड, कागद व मुद्रण उद्योगांच्या सांडपाण्याचा समावेश आहे.

नमुना म्हणून मिळालेल्या या स्थानाचे दोन पैलू आहेत. अधिशोषणावरील मोठ्या संख्येने प्रकाशित झालेले लेख हे मेथिलीन ब्लू स्वतः आधुनिक कापड उद्योगातील प्रमुख प्रदूषक आहे असे सिद्ध करत नाहीत; ते हे संयुग सर्वसाधारण धनायनिक रंगांचा सोयीस्कर प्रतिनिधी आहे असे दाखवतात. सांडपाण्याविषयीचे दावे वाचताना हा फरक लक्षात ठेवा.

नावातच इशारा आहे

Basic Blue 9, C.I. 52015, मिथाइलथायोनिनियम क्लोराइड: एका वर्णधारक घटकाची तीन नावे, आणि त्याची विक्री किमान तीन विनिर्देश व्यवस्थांनुसार होते. Caro यांनी कापसासाठी तयार केलेल्या कापडाच्या रंगद्रव्याकडून सेवनयोग्य असण्याची अपेक्षा कधीच नव्हती आणि रंगछटा व रंगशक्तीसाठी लिहिलेले कोणतेही प्रमाणपत्र त्याला सेवनयोग्य बनवू शकत नाही. ड्रमवरील तेच नाव प्रयोगशाळेच्या कपाटात दिसले, तर आपल्या हातात नेमके काय आहे हे रंग नव्हे, विनिर्देश सांगतात.