Bluu ya methilini katika upakaji rangi wa nguo na karatasi: Basic Blue 9 katika kiwanda cha kupaka rangi

Bluu ya methilini ilitumika kwa miaka kumi na mitano kama rangi ya kibiashara kabla ya mtu yeyote kumpa mgonjwa. Heinrich Caro aliisanisi katika BASF mwaka 1876 kama rangi ya nguo, na historia ya BASF yenyewe pamoja na Jumuiya ya Kemia ya Marekani zinaieleza kama rangi iliyotengenezwa kwa ajili ya pamba. Kazi ya Koch ya kutia sampuli rangi katika tiba ilianza karibu mwaka 1880, na matibabu ya malaria ya 1891 yalifuata baadaye zaidi. Matumizi mengine yote ya kiambata hiki, kama rangi ya kutia sampuli, kiashiria, au dawa, yalianzia kwenye ingizo la katalogi ya rangi.

Ingizo hilo bado ndilo njia sahihi ya kukielewa kiambata hiki katika mazingira ya viwandani. Katika lugha ya viwanda vya kupaka rangi, si kloridi ya methylthioninium. Ni Basic Blue 9.

Kiambata kimoja, mifumo miwili ya kuhesabu

Colour Index hutambulisha kila rangi ya kibiashara kwa njia mbili. Jina la Jumla hueleza namna ya kuitumia na matumizi yake; Nambari ya Muundo hueleza muundo wa kikemia. Bluu ya methilini ina Jina la Jumla C.I. Basic Blue 9 na Nambari ya Muundo C.I. 52015, ambayo huiweka katika kundi la thiazine linalotumia nambari 52000 hadi 52999, kama maelezo ya hivi karibuni kuhusu Colour Index yanavyothibitisha kwa kutumia bluu ya methilini kama mfano unaofafanuliwa.

Kemia iliyo nyuma ya nambari hizi ni kationi ya phenothiazine iliyounganishwa na kloridi: fomula isiyo na maji C16H18ClN3S yenye takribani 319.9 g/mol na CAS 61-73-4, na trihidrati ya kawaida ya kibiashara yenye takribani 373.9 g/mol na CAS 7220-79-3. Chumvi ya kibiashara hutengeneza fuwele za kijani kilichokolea zenye mng'ao wa shaba nyeusi, ambazo huyeyuka na kutoa myeyusho wa bluu iliyokolea; myeyusho wa asilimia 1 wa trihidrati huwa na pH 3 hadi 4.5 kulingana na PubChem na mapitio ya hivi karibuni ya sifa za molekuli. Yeyote anayenunua kwa mapipa anapaswa kuangalia nambari ya CAS iliyo kwenye lebo, kwa sababu kilogramu moja ya trihidrati ina takribani asilimia 15 chini ya kromofori kuliko kilogramu moja ya chumvi isiyo na maji. Inafaa kufafanua ni nini hasa kinachopimwa kwa uzito kabla ya kufanya hesabu yoyote ya upakaji rangi.

Dhana ya kufungamana: kationi inayotafuta anioni

Rangi za aina ya basic ni rangi za kationi. Katika myeyusho, spishi yenye rangi hubeba chaji chanya, hivyo hufungamana kwa urahisi zaidi na nyuzi zenye maeneo ya anioni. Ukweli huo mmoja unatabiri karibu mpangilio mzima wa matumizi.

Nyuzi za akriliki ndizo mfano wa kawaida wa nyenzo inayopokea rangi hii. Kwa kawaida zina vikundi vya karboksilati au sulfonati, na mvutano wa ioni kati ya maeneo hayo na kationi ya rangi huzifanya ziwe na uwezo mkubwa wa kuvuta na kuhifadhi rangi, kama inavyoelezwa katika tafiti za upakaji rangi wa kawaida wa akriliki kwa rangi za kationi na kemia ya nyuzi za akriliki. Sufu na hariri pia huchukua rangi za aina ya basic moja kwa moja kwenye maeneo yenye chaji hasi na kutoa vivuli angavu vya rangi, ingawa marejeo ya nguo yanaonya kwamba rangi za zamani za aina hii kwenye nyuzi hizo kwa ujumla hazistahimili mwanga vizuri, jambo lililofupishwa katika kitabu cha wazi cha upakaji rangi wa nguo.

Pamba ndiyo hali muhimu ya kipekee. Selulosi isiyotibiwa ina mvuto mdogo kwa rangi za jadi za aina ya basic, na hiyo ndiyo sababu hasa iliyofanya “rangi ya pamba” ya Caro ihitaji msaada. Kihistoria, pamba ilitibiwa kwa kifungarangi cha asidi ya tanini, ambacho kwa kawaida kilifungwa kwa kutumia tartar emetic (tartrati ya potasiamu na antimoni), na kutengeneza changamani ya tanini na rangi isiyoyeyuka kwenye nyuzi. Kitabu cha upakaji rangi wa pamba cha kipindi hicho kinaeleza hatua tatu, kutibu kwa tanini, kufunga, kisha kupaka rangi, katika Upakaji Rangi wa Vitambaa vya Pamba. Nailoni ya kawaida inahitaji ufafanuzi wa namna hiyo pia: kimsingi ni nyenzo ya kupakwa rangi za asidi, na ni nailoni iliyorekebishwa kimakusudi kwa vikundi vya sulfonati pekee, inayouzwa kama nailoni inayoweza kupakwa rangi za kationi na kuelezwa katika kazi kama US6312805B1, inayochukua rangi za aina ya basic kwa nguvu.

Kwa hiyo, muhtasari wa nyuzi ni mfupi. Pamba hutumiwa pamoja na kifungarangi cha tanini kwa sababu za kihistoria; sufu na hariri hupakwa moja kwa moja lakini rangi hufifia; akriliki ndiyo nyenzo ya kisasa inayolingana kiasili na kemia hii; nailoni ya kawaida kwa kiasi kikubwa haifai.

Angavu, lakini hufifia

Udhaifu haukuwa kamwe kuweka rangi kwenye nyuzi. Ulikuwa kuifanya ibaki hapo. Utafiti wa 2019 uliopaka pamba, hariri na sufu moja kwa moja kwa trihidrati ya bluu ya methilini ulipima kiwango cha ustahimilivu dhidi ya mwanga cha 1, kiwango cha chini kabisa, kwenye nyuzi zote tatu chini ya ISO 105-B02; uwezo wa kuhifadhi rangi uliimarika tu baada ya matibabu ya baada ya upakaji kwa smectite, kama ilivyoripotiwa katika RSC Advances. Maandishi ya zamani yanasema jambo hilo hilo kwa lugha ya wakati huo: rangi nyingi za aina ya basic hufifia zikikabiliwa na mwanga, kama makala ya upakaji rangi katika Encyclopaedia Britannica ya 1911 inavyorekodi.

Kemia ya bafu la rangi inaongeza tahadhari ya pili. Rangi za aina ya basic kwa kawaida hupakwa katika hali zisizo na asidi wala alkali, au zenye asidi kidogo, na alkali kali hasa huathiri vibaya bluu ya methilini: katika myeyusho wa maji wenye alkali ya 0.1 M, hupitia hidrolisisi na hasa kuwa urujuani wa methilini wa Bernthsen, bidhaa yenye rangi kali na inayopendelea mafuta, badala ya kubaki bila kubadilika, kulingana na utafiti kuhusu athari ya alkali kwenye bluu ya methilini. Mabaki ya alkali ya usafishaji kwenye nyenzo, au matibabu ya alkali baada ya upakaji, yanaweza hivyo kubadilisha kivuli cha rangi kwa sababu za kikemia zisizohusiana kabisa na kufungwa kwa rangi. Mizunguko ya redoksi inayosababisha mabadiliko ya rangi ni mada tofauti, lakini kanuni ya vitendo ni rahisi: epusha bafu la rangi na alkali kali.

Karatasi, wino, na nakala za kaboni

Upakaji rangi wa karatasi umeandikwa kama matumizi ya sasa ya kibiashara. Msambazaji wa Basic Blue 9 anaorodhesha karatasi pamoja na upakaji rangi wa hariri, katani, mbao na mianzi, pamoja na utengenezaji wa wino na pigmenti za rangi zilizofungamanishwa na nyenzo isiyoyeyuka, katika karatasi yake ya matumizi ya bidhaa. Wino una rekodi thabiti zaidi za nyaraka: India wakati fulani ilikuwa na kiwango maalumu, IS 2230:1962 cha rangi ya bluu ya methilini kwa sekta ya wino, ambacho sasa kimeondolewa lakini kimerekodiwa katika ripoti ya mwaka ya BIS ya 1962 hadi 1963 na kuorodheshwa kuwa kimeondolewa.

Karatasi ya kaboni pia iko kwenye rekodi. Hataza ya Marekani ya 1933 ya mipako ya karatasi ya kaboni inaeleza wino wa mafuta na nta wenye rangi za anilini, ikiwemo bluu ya methilini, katika US1925235A. Na utafiti wa 2024 wa sayansi ya urithi kuhusu penseli za kihistoria za bluu za kunakilia uligundua bluu ya methilini miongoni mwa vichangia rangi vya kawaida zaidi, huku ukiandika tabia zilezile ambazo kiwanda cha kupaka rangi kingetarajia: kuathiriwa sana na mwanga na mwelekeo wa rangi kuenea inapoloweshwa, kama ilivyochapishwa katika npj Heritage Science. Penseli iliyotoa nakala yenye rangi angavu na kufifia kwenye mwanga wa jua ina kemia ileile ya pamba iliyopakwa rangi angavu na kufifia dirishani.

Madaraja matatu, mifumo mitatu ya vipimo vya ubora

Huu ndio ulinganisho muhimu zaidi, kwa sababu jina lilelile linatumika kwa malighafi zilizotengenezwa kulingana na vipimo vya ubora visivyoweza kubadilishana. Daraja la nguo, rangi ya kutia sampuli za kibayolojia, na daraja la dawa si hatua kwenye ngazi moja ya usafi. Ni majibu kwa maswali tofauti.

Mkanganyiko wa aina mbili katika jedwali unastahili kusisitizwa. Kwanza, rangi ya nguo ya “asilimia 100” si kromofori safi kwa asilimia 100; ISO 105-Z10 hufafanua nguvu kwa kulinganisha na rangi rejea. Pili, rangi iliyothibitishwa ya kutia sampuli yenye kiasi cha rangi cha asilimia 82 si bidhaa ya dawa iliyofeli; ilifaulu kipimo tofauti. Upande wa dawa unaonyeshwa na ripoti ya uendelezaji wa mchakato iliyoweka jumla ya metali chini ya 20 ppm, Azure B chini ya asilimia 2 na uchafu mwingine chini ya asilimia 0.5, takwimu zinazoeleza mchakato huo katika utafiti uliochapishwa wa Proveblue, si vipimo vya ubora vya nguo vinavyotumika kila mahali. Na sababu ya Azure B kuwa na kiwango chake rejea ni kwamba ni uchafu mkuu unaotokana na kuondolewa kwa kikundi cha methili, na pia yenyewe ni metaboliti yenye shughuli za kifamasia, jambo linaloshughulikiwa katika utafiti kuhusu Azure B.

Kwa kiwanda cha kupaka rangi, ukaguzi wa vitendo wa malighafi inayoingia unatokana na safu ya kushoto: kulinganisha kivuli cha rangi na kiwango, nguvu linganishi, umumunyifu na dutu isiyoyeyuka, unyevu, na uthabiti kati ya makundi. Hakuna kitu katika orodha hiyo kinachofanya yaliyomo kwenye pipa yafae kwa maabara, sembuse kwa matumizi ya kumezwa.

Jinsi ya kusoma karatasi ya data ya Basic Blue 9

Karatasi ya kawaida ya data ya kiufundi huorodhesha nambari nne, na kila moja hujibu swali tofauti. Nguvu, inayoonyeshwa kama asilimia ikilinganishwa na kundi rejea la msambazaji, humwambia mpakaji rangi kiasi cha rangi cha kupima kwa uzito ili kufikia ukolezi unaolengwa; kundi lenye nguvu ya asilimia 105 linahitaji uzito mdogo kwa takribani asilimia 5 kuliko kiwango. Kiasi cha rangi, kinapotajwa, ni sehemu ya kikemia ya kromofori halisi, na daima huwa chini kuliko takwimu ya nguvu inavyoweza kuashiria kwa sababu unga wa kibiashara una unyevu na dutu za kupunguza mkusanyiko. Dutu isiyoyeyuka katika maji, ambayo kiwango chake cha juu huwekwa kwenye viwango kama asilimia 1.5, hutabiri madoadoa na kuziba kwa vichujio badala ya kivuli cha rangi. Unyevu hukamilisha picha, na unahusiana na suala la hidrati: trihidrati hubeba molekuli tatu za maji ya ufuwele, hivyo kilo moja yake ina takribani sehemu sita kati ya saba za kromofori iliyo katika kilo moja ya chumvi isiyo na maji. Fomula ya upakaji rangi iliyoandikwa kwa hidrati moja na kupimiwa kwa kutumia nyingine itakosa ukolezi uliolengwa kwa sehemu hiyo hata kabla ya nyenzo kuingia katika bafu la rangi.

Dokezo kuhusu maji taka

Bluu ya methilini ina rangi kali na ni rahisi kuifuatilia kwa spektrofotometri; tafiti za adsorpsheni kwa kawaida hufuatilia ufyonzaji wake wa mwanga unaoonekana karibu na 663 hadi 665 nm, kama katika utafiti wa biosorpsheni na utafiti wa adsorpsheni kwa hidrojeli. Urahisi huo uliifanya kuwa rangi ya kationi inayotumiwa kama mfano katika utafiti wa maji taka: mapitio makubwa katika Journal of Hazardous Materials yanachunguza uondoaji wake kwa adsorpsheni kwenye nyenzo za gharama ndogo, yakihusisha maji taka ya nguo, karatasi na uchapishaji.

Nafasi yake kama mfano ina pande mbili. Wingi wa makala za adsorpsheni hauthibitishi kwamba bluu ya methilini yenyewe ni mojawapo ya vichafuzi vikuu vya nguo vya kisasa; unathibitisha kwamba kiambata hiki ni mfano unaofaa wa rangi za kationi kwa ujumla. Soma madai kuhusu maji taka ukizingatia tofauti hiyo.

Jina ndilo onyo

Basic Blue 9, C.I. 52015, kloridi ya methylthioninium: majina matatu ya kromofori moja, inayouzwa chini ya angalau mifumo mitatu ya vipimo vya ubora. Malighafi ya nguo ambayo Caro alitengeneza kwa ajili ya pamba haikuwahi kutakiwa kufaa kumezwa, na hakuna cheti kilichoandikwa kwa ajili ya kivuli na nguvu ya rangi kinachoweza kuifanya ifae hivyo. Jina lilelile lililo kwenye pipa linapoonekana kwenye rafu ya maabara, vipimo vya ubora, si rangi, ndivyo vinavyokuambia unachoshikilia.