[Zohreh Gholami]

الیاف پشم و رنگرزی آن با مواد رنگزای اسیدی

پشم یکی از الیاف پروتئینی است که ساختمان آن از دو قسمت اصلی فلس و کورتکس تشکیل می شود. فلس ها سطح الیاف و کورتکس بخش بزرگی از سطح قاعده لیف را تشکیل می دهد.


از نقطه نظر رنگرزی، فلس اثر و اهمیت بسیار زیادی را دارا می باشد. فلسها دارای ساختمانه پیچیده ای می باشد که توسط یک لایه بیرونی به نام اپی کیوتیکل پو شیده شده است. این لایه در حدود ۵۰ تا ۱۰۰ میکرو متر ضخامت داشته و بر خلاف بقیه لیف، هیدرو فوب بوده و در نتیجه، رنگینه ها محلول در آب نمی تواند به راحتی از آن گذشته و به داخل لیف نفوذ کند. به هر حال، این لایه در مقابل عوامل جوی در طی رشد لیف و همچنین عملیات شیمیایی و مکانیکی قبل از رنگرزی، مقاومت چندانی نداشته و از بین می رود. مقدار تخریب این لایه بیرونی، قبل از رنگرزی، معیین کننده راحتی نفوذ مولکول های رنگینه به داخل لیف می باشد.

کراتین که پشم  از آن تشکیل می شود یک پلی پپتید  بسیار پیچیده می باشد و خصوصیات مهم آن  از نقطه نظر رنگرزی، داشتن مقادیر زیاد گروههای آمینه کربوکسیل و آمید و بالاخره پیوند های دی سولفید می باشد. گروهای هیدرو فیل آمینه، کر بو کسیل و آمید باعث جذب آب و در نتیجه تورم پشم می گردد. پیوند های دی سولفید، معین کننده قدرت و خصوصیات مهم فیزیکی الیاف پشم در مجموعه ای از آنها، اثر قابل ملاحظه ای بر رنگرزی آنها دارد. به عنوان مثال در یک نمونه پشم، اختلاف قابل ملاحظه ای در ظرافت بین الیاف و همچنین در ظرافت یک لیف وجود دارد و اصولاً الیاف ظریف تر جذب و دفع سریع تری را برای رنگینه نسبت به الیاف ضخیم تر دارد. همچنین الیاف ظریف تر نسبت به الیاف ضخیم تر که دارای درصد مساوی رنگینه می باشد روشن تر به نظر می رسد. از بین لایه بیرونی پشم به صورت نایکنواخت در عملیات مختلف، خود باعث نایکنواختی رنگرزی می گردد. به طور کلی کلیهء عواملی که باعث جذب نایک نواختی رنگینه و یا اختلاف در رویت گردد، پدیده Skittery dying و یا Tippy  dyeing را به وجود می آورد. در رنگینه های مختلف ممکن است نسبت به این تغیرات حساسیت بیشتری و یا کمتر نشان دهد.

در رنگرزی با تمام رنگینه ها (بجز رنگدانه ها  ، پیگمنت)هدف، نفوذ ملوکول های رنگینه به داخل ساختمان لیف و اطمینان از وجود نیرو های  کافی جهت نگهداری رنگینه توسط لیف می باشد. در رنگرزی، مولکول های رنگینه ابتدا از محیط (حمام رنگرزی ) به سطح الیاف منتقل گردیده و سپس به داخل لیف نفوذ نموده و تثبیت می گردد. نیرو های مختلفی که ممکن است بین مولکول رنگینه و لیف وجود داشته باشد باعث نگهداری رنگینه توسط لیف می گردد. در مواردی مثل رنگینه ها ی خمی، تثبیت بر اثر غیر محلول گردیدن مولکول های رنگینه احیاء شده بر اثر اکسید اسیون، بوجود می آورد.

سرعت نفوذ  رنگینه به داخل لیف و قدرت نگهداری از آن توسط لیف از خصوصیات مهم آن می باشد،  که توسط عوامل زیر معین می گردد:
خواص نفوذی رنگینه
میله جذبی (تمایل جذبی) رنگینه
ارزش اشباع رنگینه

v خواص نفوذ پذیری  رنگینه:
در رنگرزی لازم است که رنگینه به مقدار کافی به داخل لیف نفوذ نماید. در صورت کم بودن قدرت نفوذ به داخل لیف، ثبات پایین در شستشو حاصل می  گردد .به همین دلیل شستشوی موثر، جهت زدودن مولکول های رنگینه ای که در سطح الیاف قرار گرفته است بعد از هر رنگرزی لازم می باشد سرعت نفوذ رنگینه به عوامل زیر بستگی دارد:
وضعیت سطح لیف
اندازه منافذ در لیف متورم
اندازه و فرم رنگینه و همچنین مقادیر یون ها و یا ساختمان های مرکب متشکل از چندین مولکول رنگینه
نیرو های موجود بین لیف و رنگینه تغیراتی که بر هر یک از  عوامل بالا موثر باشد می تواند تغیراتی را در سرعت جذب، در حمام رنگرزی به وجود  آورد. ازدیاد دما باعث ازدیاد سرعت نفوذ پذیری رنگینه می گردد. الکترولیت و PH عوامل موثر دیگر بر سرعت نفوذ پذیری می باشد.

v میل جذبی (تمایل جذبی ) رنگینه:
میل جذبی رنگینه  به لیف در نهایت نگهداری رنگینه  توسط لیف ، از نیرو های جاذب بین لیف و رنگینه سر چشمه می گیرد. این نیرو ها باعث تسکیل پیوند های هیدروژنی الکترو والانس و کووالانت می گردد . میل جذبی معین کننده مقدار رمق کشی و به عبارت دیگر مقدار رنگینه منتقل شده از حمام رنگرزی به داخل لیف می باشد. در رنگرزی ها، میل جذبی رنگینه با ید به مقدار کافی بالا باشد تا رنگرزی مقرون به صرفه گردد. میل جذبی پائین رنگینه برای رنگرزی به روش رمق کشی مناسب  نبوده و باعث به هدر رفتن رنگینه می گردد. رنگینه ها ی با میل جذبی پائین را می توان در رنگرزی های مداوم به کار گرفت . میل جذبی  بر قدرت نفوذ  رنگینه  و در نتیجه سرعت رنگرزی اثر می گذارد و چنانچه رنگینه ای نسبت به یک لیف  میل جذبی بالا  داشته باشد  سرعت  جذب در مراحل اولیه رنگرزی بسیار سریع بوده و خطر  نایکنواختی جذب آنها زیاد  است عوامل موثر بر نیروهای جاذبه بین رنگینه و لیف باعث تغیر میل جذبی میی گردد.

v ارزش اشباع
منظور از اشباع حالتی است که وزن رنگینه روی لیف افزایش نیابد، هر چند که رنگینه اضافی به حمام اضافی شده و یا اینکه زمان رنگرزی طولانی تر گردد. ارزش اشباع، معین کننده امکان کسب  عمق رنگی زیاد برای یک لیف با رنگینه ای مشخص می باشد.

رنگینه های مناسب برای رنگرزی پشم را می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود:
رنگینه های اسیدی
رنگینه های کمپلکس فلزی (متال کمپلکس) ۱:۱
رنگینه های کمپلکس  فلزی (متال کمپلکس)۱:۲
رنگینه های کرمی ( دندانه ای )
رنگینه های رآکتیو
رنگینه های مستقیم
رنگینه های خمی و خمی محلول

در تقسیم  بندی کالرایندکس، رنگینه های کمپلکس فلزی جزء رنگینه های اسیدی آمده است. چون صرف نظر از اختلاف در ساختمان شیمیایی، تشابه زیادی بین این رنگینه ها  وجود دارد. از بین رنگینه های فوق، رنگینه های اسیدی، کمپلکس فلزی و کرمی دارای اهمیت و کاربرد بیشتری برای رنگرزی پشم می باشد. رنگینه های رآکتیو اهمیت بیشتر ی را کسب می کند این ۴ گروه رنگینه در آب به صورت آنیون  بوده و توسط نیرو های قطبی و واندر والس در پشم نگه داشته می شود. پشم با توجه به قلیائی و یا اسیدی بودن محیط، یون هیدروژن یا هیدروکسیل به خود گرفته و درنتیجه بار مثبت و یا منفی پیدا می کند.
 
رنگرزی پشم با رنگینه ها ی اسیدی( آنیونی):
در صورت وجود یون های معدنی مثل سولفات ها و کلرید ها، رقابتی بین آنیون ها و آنیونها ی رنگینه بوجود می آید که باعث رمق کشی نا کامل حمام می گردد. مخصوصاً در مواردی که نیرو ی نگه دارنده ء مولکول رنگینه توسط لیف چندان زیاد نباشد. در این حالت اضافه نمودن الکترولیت، نه تنها کمکی به رمق کشی نمی نماید بلکه باعث کاهش آن می گردد و خاصیت یکنواخت کنندگی دارد. با افزایش اندازه مولکول رنگینه و مخصوصاً در صورت زیاد نشدن گروهای آنیونی سولفنیک اسید ، جاذبه یونی بین رنگینه و لیف نقش کمتری را برعهده داشته و می توان رنگرزی را در حمام خنثی انجام داد .در این حالت اضافه کردن الکترو لیت، با دفع آنیونها ی رنگینه و به عبارت دیگر هیدرو فوب تر نمودن آنها به رمق کشی کمک نموده و اثر یکنواخت کنندگی ندارد. در اثر افزایش اندازه مولکول در رنگینه ودر صورت زیاد نشدن گروهای آنیونی ثبات شستشوی رنگینه کاهش می یابد. وجود مولکول های رنگینه بزرگ همراه با قدرت نگهداری بیشتر رنگینه توسط لیف، دفع رنگینه از لیف را مشکل کرده و در نتیجه ثبات شستشویی  افزایش می یابد. رنگرزی پشم، بیشتر به صورت غیر مداوم(روش رمق کشی) انجام می شود. روش های مداوم برای رنگرزی الیاف باز و فیتیله به کار گرفته شده است.

رنگرزی پشم با رنگینه های اسیدی
رنگینه های اسیدی، نمک ها ی سدیم (و در مواردی پتاسیم) اسید سولفونیک و یا کر بو کسیلیک ترکیبات آ لی رنگی می باشد که در حدود ۶۵% آنها از نوع آزو ،۱۵%آنتراکینون، ۱۲% تری آریل متان و بقه ازنوع آزین، زانتین و غیر ه می باشد. این رنگینه ها در آب حل شده و به صورت آنیون در می آیند و باکاتیون پشم تشکیل الکترووالانس (یونی)می دهد.
رنگینه های اسیدی نسبت به الیاف پشمی میل جذبی بالائی دارد. سرعت و مقدار رنگینه جذب شده توسط درجه حرارت، مدت زمان رنگرزی، مقدار الکترولیت(نمک حاضر در حمام و مهمتر از همهPH تعیین می گردد. البته مواد سطح فعال هم اثر قابل ملاحظه ای بر جذب رنگینه اسیدی داشته و از آنها به عنوان دیگر ی جهت کنترل رنگرزی استفاده می گردد.

رنگینه های اسیدی را می توان همچنین به سه گروه زیر تقسیم بندی نمود که عبارت است از:
رنگینه  های  یکنواخت شده (لولینگ)
رنگینه های میلینگ
رنگینه های سوپر میلینگ
رنگینه های یک نواخت شونده

رنگرزی در دمای۴۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد (۴ ،۳٫۶ : PH ) شروع شده و دما در مدت ۴۵ دقیقه به۹۸ درجه سانتیگراد رسانده می شود. در دما، رنگرزی به مدت ۴۵تا۹۰ ادامه پیدا می کند.

رنگینه های میلینگ
رنگرزی در دمای۴۰تا۵۰ درجه سانتیگراد (۷ ،۵٫۷ : PH ) شروع شده و در دمادرمدت ۴۵ دقیقه به۹۸ درجه سانتیگراد رساند ه  می شود. در این دما، رنگرزی به مدت ۴۵ تا۹۰ دقیقه ادامه می یابد.

رنگینه های سوپر میلینگ
رنگرزی در دمای ۴۰ تا ۵۰ درجه سانتیگراد (۷ ، ۵٫۷ : PH ) شروع شده و دما در مدت ۴۵ دقیقه به ۹۸ درجه سانتیگراد رسانیده می شود. در این دما، رنگرزی به مدت ۶۰ تا ۹۰ دقیقه ادامه می یابد.
برای افزایش رمق کشی حمام در صورت لزوم، می توان اسید بیشتر به حمام اضافه نمود. برای پیشگیری از نایکنواخت شدن رنگرزی (با توجه به قدرت جابجایی رنگینه )بهتر است دما تا حدود ۷۰درجه سانتیگراد کاهش داده می شود  و سپس اسید، به حمام اضافه می گردد. در بیشتر رنگرزی های پشم، مواد یکنواخت کننده ای به حمام رنگرزی اضافه می شود. مخصوصاً وقتی که مخلوطی از پشم مجود داشته باشد ویا پشم دارای چربی اضافه باشد. رنگرزی در محیط های اسیدی نسبت به محیط های خنثی، آسان تر کنترل می شود و به علاوه پشم در محیط اسیدی در شرایط بهتری قرار داشته و از زرد شدن آن جلو گیری می شود.

رنگینه های اسیدی شرکت بایر به ۵ گروه زیر تقسیم بندی می شود:

سوپر اسن
این رنگینه ها دارای قدرت جابجایی خوب، با ثبات نوری خوب و ثبات شستشوی متوسط می باشد و با توجه به قدرت جابجایی خوب برای رنگرزی پارچه و نخهای پشمی به کار گرفته می شود.

سوپر امین
این رنگینه ها از نظر ثبات شستشو ، بهتر از رنگینه های سوپر اسن بوده، ولی قدرت جابجائی آنها کمتر است. این رنگینه ها بیشتر برای رنگرزی نخهای پشمی مخصوص کشبافی  (کاموا) با عمق رنگی زیاد به کار گرفته می شود.

سوپر انول
این رنگینه ها دارای قدرت جابجائی متوسط بوده و به همین دلیل برای مخلوط شدن با هم مناسب نمی باشد. این رنگینه ها برای رنگرزی پارچه ها پشمی بکار  گرفته نمی شود و بیشتر برای رنگرزی الیاف پشم به صورت باز، فیتله و نخ های پشمی کشبافی مورد استفاده قرار می گیرد. این رنگینه ها دارای ثبات شستشوی بالائی بوده و در حمام خنثی به آسانی توسط الیاف پشم جذب می گردد.

آلیزارین
از این نوع رنگینه، فقط رنگهای سبز آبی وجود دارد که دارای ثبات شستشو و نوری خوب می باشد و برای رنگرزی پشم به صورت باز یا فتیله ای و نخ مورد استفاده قرار می گیرد.

آسیلان
رنگینه های آسیلان مشابه سوپر امین بوده ولی دارای ثبات نوری کمتری می باشد و برای رنگهای درخشان و نسبتاً ارزان تر ، با ثبات پائین به کار گرفته می شود.


منبع: نساجی روز (سایت جامع نساجی ایران)