«گزارش کارآموزی»
آزمایشگاه کنترل کیفی پارچه های رنگرزی شده

مقدمه

شیمی رنگ

     بررسی وجود ارتباط میان ساختمان شیمیایی مواد و رنگ آنها جالب خواهد بود. در میان ترکیبات آلی، غالباً مواد شیمیایی آلی که به طور معمولی دارای گروه های مشخصی به نام کروموفرها (حاملین رنگ) هستند، یافت می شوند. این گروه ها معمولاً به صورت اتصال یافته به حلقه های آروماتیک مانند بنزن یا یکی از ساختمانهای پیچیده شده مانند آنتراسین یافت می شوند.

     مولکولهای رنگین، تشدید رنگ خود را مدیون گروه های شناخته شده دیگر بنام «اگزوکرمها» می باشد.

     بنابراین، رنگ آلیرازین (قرمز) دو حلقه بنزن، کربونیل (کروموفرها) و دو گروه هیدروکسیل (اگزوکرمها) می باشد.

     مولکولهایی که قابلیت رنگ کردن دارند شامل اتمهای الکترونگاتیو، پیوندهای دوگانه و یا حلقه های آروماتیک هستند. تمام این گروهها دانسیته را با بیش از حد معمول جذب می کنند و این نشانگر آن است که رنگ در ارتباط با ترکیباتی است که توزیع الکترونی بیشتری دارند. در واقع الکترونهای یک مولکول، انرژی تششعات الکترومغناطیسی را جذب می کنند. ترکیبات بیرنگ تنها این انرژی را در ناحیه خارج از طیف جزئی جذب نماید.

انواع رنگینه ها

1. طبیعی یا مصنوعی

2. آلی یا معدنی

1. رنگینه های طبیعی و مصنوعی

     تهیه رنگینه های آلی که شکل طبیعی آن هنوز استفاده صنعتی دارد غیر عادی به نظر می رسد. مقداری از رنگینه های معدنی از لایه های زمین استخراج، خرد و پس از شسته شدن از لحاظ اندازه به شکل مناسب درمی آیند. رنگینه مصنوعی طی فرایندهای شیمیایی از اجزا دیگر ساخته شده که از لحاظ شیمیایی با نوع طبیعی آن کاملاً یکسان است. البته گاهی از لحاظ خواص کاملاً متفاوتند:

     الف ـ محصول سنتز شده شکل کریستالی مطلوبتری از نوع رنگینه طبیعی دارد.

     ب ـ محصول طبیعی ممکن است توسط برخی ناخالصیها آلوده شود مانند سیلیکا.

     پ ـ خرد کردن رنگینه ایجاد ذراتی با اندازه های مختلف می کند و نمی توان ذرات بزرگ یا نامطلوب را از دیگران جدا نموده و ذرات یکسان فراهم آورد. در حالیکه با روش رسوب گیری تحت شرایط کنترل شده، رنگینه مصنوعی از ذراتی با ابعاد یکنواخت تر برخوردار است.

     خانواده اصلی رنگینه های طبیعی عبارت از خانواده اکسید آهن می باشد. گل آخری (Ochres) گل شبیه به گل اخرا (Sienna, Unbers) اکسیدهای قرمز، زرد و سیاه آهن.

رنگینه های آلی و معدنی

     امروزه رنگینه های آلی به مراتب بیشتر از رنگینه های معدنی می باشند. گرچه برخی از تازه ترین رنگینه ها دارای عناصر فلزی و نیز ساختمان های آلی هر دو تواما هستند.

امتیازات رنگینه های آلی و معدنی نسبت به هم

     1. جذابترین و تمیزترین رنگها را می توان از رنگینه های آلی تهیه کرد.

     2. خالصترین رنگینه سفید معدنی و سیاهترین رنگینه معدنی کربن است و هیچ رنگینه آلی سیاه و سفید وجود ندارد.

     3. ترکیبات معدنی دارای حلالیت ناچیز در حلالهای آلی هستند. برخی از ترکیبات آلی بسیار نامحلولند.

     4. پیوند کوالانسی در ترکیبات معدنی معمولاً نسبت به ترکیبات آلی در مقابل اشعه مافوق بنفش پایدارترند.

     5. تعداد کمی از ترکیبات آلی در حرارت 300 درجه سانتیگراد یا بالاتر پایدار هستند. غالب ترکیبات در درجه حرارتهای پایینتر تجزیه و یا ذوب می شوند.

     با توجه به موارد ذکر شده ممکن است چنین نتیجه گیری شود که بهتر است از رنگینه های آلی اجتناب ورزیم ولی خاصیت شماره 5 عامل بسیار مهمی برای بکارگیری رنگینه های جای آلی است.

     رنگینه فتالوسیاسین (مناسترال)، با رنگینه های کوانیا کراییون (سینکواریا)، رنگینه های بریانو پرنیون، رنگینه های دی اکسازین و رنگینه های آزو با جرم مولکولی زیاد مثالهای خوبی از این قبیل رنگینه ها به شمار می آیند.

نکاتی پیرامون رنگرزی

     الیاف نساجی را می توان به مجتمعهای مسیل مانند از مولکولهای بلند شبیه نمود که از یکدیگر توسط منافذ یا شیارهای بسیار کوچکی (capillary chaeneks) جدا گردیده. از اندازه این منافذ با توجه به حرارت و محیطی که از الیاف در آن قرار می گیرند (رطوبت، هوا، آب و الکل) فرق خواهد نمود.

     مولکولهای رنگینه نیز از اندازه و شکل مشخصی برخوردارند که توسط نور پلاریزه و یا اشعه ایکس (X-ray) می توان آنرا تعیین و محاسبه کرد و رنگینه می تواند در آب حل شده و به صورت مولکولهای کاملاً مجزا درآید و یا مجتمع های کوچکی از چند مولکول را تشکیل دهد. بصورت کلوئید و یا ایجاد ذرات بزرگتر از اجتماع تعداد بیشتری از مولکول نماید که در این حالت منجر به ایجاد یک امولسیون خواهد شد.

     اندازه منافذ و شیارهای موجود در الیاف نیز با روشهای مختلف قابل تغییر می باشند. بزرگ کردن آنها را می توان از طریق تورم آلفا در آب و یا محلولهای دیگر از مولکولهای کوچک برخوردارند و قادر به نفوذ به درون این منافذ می باشند، حاصل نمود. کوچکتر کردن آنها را می توان به کمک الکترولیتها مانند مانند کمک کردن در محلول موجودند؛ (البته بعضی از الکترولیتها مانند اسید فرمیک می تواند با غلظت زیر به عنوان ماده قوی متورم کننده عمل نماید) انجام داد. اندازه ذرات یا مجتمع های مولکولی رنگینه را می توان در محلول آب تغییر داد. کوچک کردن آنها از طریق افزایش حرارت میسر بوده بصورتیکه که بزرگ نمودن آنها در مجاورت الکترولیت ها ـ مانند اسید ـ نمک باز امکان پذیر است. استثنائاً در این تغییر حالت بستگی به نوع ساختمان شیمیایی رنگینه خواهد داشت.

     اولین مرحله در انجام رنگرزی عملی است مکانیکی اینجا نفوذ رنگینه و یا مجتمع هایی از آنها به داخل لیف از طریق منافذ موجود در الیاف (برای تشابه می توان به جریان آب بررسی بستر سنگ اشاره نمود که مولکولهای آن چگونه در لابلای سنگها نفوذ کرده و پخش می گردند) نفوذ رنگینه به داخل لیف بستگی به اندازه مولکول و یا دسته مولکولهای رنگینه به منافذ موجود در لیف خواهد داشت. تثبیت رنگینه مربوطه به خصوصیات شیمیایی یا الکتریکی مانند جذب رفع بین رنگینه و لیف خواهد بود.

رابطه بین نسبت اندازه ذرات رنگینه به منافذ الیاف

     قدرت جذب مطلوب رنگینه توسط الیاف در عمل بستگی به نسبت ذرات رنگینه و اندازه منافذ موجود در الیاف تحت شرایط مختلف خواهند داشت. مثلاً ممکن خواهد بود که شرایط مطلوب برای نفوذ آسان حد متوسط مولکولهای رنگینه بداخل منافذ الیاف وجود داشته باشند بدون توجه به اثرات متقابل بین مولکولهای واقع بین منافذ لیف و مولکولهای رنگینه. چنانچه اندازه ذرات مولکولهای رنگین بسیتر کوچک باشند آنها قادر خواهند بود تا به آسانی وارد منافذ لیف شده و به همان سهولت نیز از آن خارج شوند. البته برای رنگرزی یکسان ورود و خروج آسان رنگینه بدون منافذ الیاف ضروری بوده ولی باید این عمل بیشتر به سوی داخل شدن مولکولهای بدون منافذ صورت پذیرد تا در جهت خروج آنها.

     عوامل مختلفی که هنگام رنگرزی به کار برده می شوند خواهند توانست تغییراتی را در اندازه مولکولهای رنگینه و منافذ الیاف بوجود آورند. برای مثال افزایش درجه حرارت حمام رنگرزی باعث بزرگی منافذ الیاف و کوچکتر شدن مولوکلهای رنگینه خواهند شد. چنانچه اندازه ذرات مولکولهای رنگینه کاملاًٌ متناسب باشند. مثلاً برای رنگرزی ویسکوز در آب سرد صورت خواهد گرفت. در این حالت افزایش درجه حرارت حمام رنگ باعث کاهش شدت رنگرزی خواهد شد. زیرا در اثر حرارت منافذ الیاف بزرگتر شده و خارج شدن مولکولهای رنگینه از آن به سهولت و سرعت بیشتری صورت می گیرد.

     چنانچه اندازه مجتمع مولکولها در حمام سرد بزرگ باشد و نتوانند به داخل لیف نفوذ کنند افزایش درجه حرارت می تواند در این جهت کمک نموده باعث کوچکتر شدن اندازه آنها و همزمان بزرگ شدن منافذ الیاف گردد. این افزایش حرارت تا رسیدن به درجه مطلوب که نسبت مناسبی را در رابطه بین اندازه ذرات و منافذ بوجود خواهد آورد می تواند ادامه یابد. درجه مطلوب برای رنگرزی آن نوع لیف با آن رنگینه مخصوص خواهد بود.

     چنانچه ذکر شد اندازه درجه حرارت باعث کوچکتر شدن مجتمع مولکولهای رنگینه و بزرگ شدن منافذ الیاف خواهد گردید. اضافه کردن نمک اثراتی معکوس در این رابطه خواهد داشت. یعنی منافذ الیاف کوچکتر شده و اندازه مجتمع مولکولها بزرگتر می گردند مثلاً اگر برای رنگرزی لیفی حرارت مطلوب 70 درجه سانتیگراد باشد افزودن نمک باعث تغییر در این حالت شده و نیاز به آزمایشات متعددی برای یافتن درجه حرارت مطلوب که می تواند بالاتر و یا پایینتر از آن قرار داشته باشد خواهد بود. بعضی از انواع رنگینه نسبت به نمک بسیار حساس می باشند در صورتی که دسته دیگر می توانند نسبت به آن کاملاً بی تفاوت باقی بمانند.

     بنابراین هر اندازه نسبت اندازه ذرات رنگینه و منافذ الیاف به یکدیگر نزدیک شوند به همان نسبت نیز سرعت نفوذ و جذب رنگینه توسط الیاف سریعتر عملی شده و از حمام رنگینه سریعتر جذب می گردد.

     هنگام رنگرزی مقادیر زیادی نخ باید توجه شود که جذب سریعتر رنگینه خود از مضراتی برخوردار خواهد بود مانند عدم یکسانی رنگرزی و یکسانی آن ایجاد می شود.

     معمولاً برای دستیابی به این منظور سعی بر آن می شود تا مجتمع مولکولهای رنگینه کوچکتر شوند. مثلاً از طریق افزایش درجه حرارت بالاتر از درجه حرارت مطلوب. مثلاً جوش و یا کاهش دادن مقدار نمک مصرفی که خود باعث کوچکتر شدن مجتمع رنگینه خواهد شد.

     هنگام رنگرزی پشم با رنگینه اسیدی از حمام حاوی سدیم سولفات و اسید سولفوریک پشم به عنوان جذب کننده اسید به عنوان باز عمل خواهد نمود. چنانچه پشم (باز) به w و رنگینه (یون مثبت) به D نشان داده شوند.

…

تقسیم بندی رنگینه ها در شاخص رنگ (Color index)

     منظور از این تقسیم بندی پنج جلد کتابی است که توسط The Society of Days and Colorists (SDC) و American Association of Textile Chemists and Colorists (AATCC) تهیه گردیده است. در جلد اول، رنگینه های خانواده های اسیدی، آزوئیک و بازی (بازیک)، در جلد دوم رنگینه های خانواده های مستقیم، دیسپرس، سفید کننده های نوری، غذایی، اینگرین (Ingrain) و رنگینه های متناسب برای رنگرزی چرم و در جلد سوم رنگینه های خانواده های دندانه ای، طبیعی، رنگدانه (پیگمنت)، رآکتیو، احیاء کننده ها، رنگینه های هر خانواده به ترتیب زرد، نارنجی، رنگینه های محلول در حلال، گوگردی، خمی و خمی محلول به ترتیب آمده است. رنگینه های هر خانواده به ترتیب زرد، نارنجی، قرمز، بنفش، آبی، سبز، قهوه ای و بالاخره مشکی بوده و به رنگینه های غیر مخلوط موجود هر خانواده رنگینه ای شماره ای داده شده است. به عنوان مثال:

    1 C.I.Acid Yellow (نام ژنریک شاخص رنگی و یا کالر ایندکس) که به معنای رنگینه اسیدی زرد با شاخص رنگی یک است. هر نام ژنریک شاخص رنگی، مشخص کننده یک ساختار شیمیایی معین     می باشد. رنگینه های زرد رنگ دیگر همین خانواده با ساختار متفاوت، شاخص رنگی دیگری مثل 2، 3، 4 و غیره خواهد داشت. در این سه جلد خصوصیات هر رنگینه با شاخص معین مثل پایه شیمیایی و شماره آن، تغییرات رنگ در مقابل نور روز و نور مصنوعی، روش مناسب برای رنگرزی، قدرت یکنواختی (جابجایی)، لکه گذاری روی الیاف دیگر، تعدادی از ثباتهای مختلف، قابلیت برداشت و کاربردهای غیرنساجی آمده است. تقسیم بندی در این سه جلد با توجه به کاربرد رنگینه ها انجام شده است. در جلد چهارم فرمول شیمیایی رنگینه ها آمده است و به هر فرمول شیمیایی شماره ای داده شده است که آنرا شماره پایه شاخص رنگی نام داده اند. این شماره از 10000 شروع می گردد. به عنوان مثال رنگینه اسیدی زرد با شاخص رنگی 1، دارای شماره پایه شیمیایی شاخص رنگی 10316، می باشد.

     جلد پنجم از دو قسمت تشکیل شده است. در قسمت اول، رنگینه های به ترتیب خانواده های  رنگینه ای و رنگ در جلدهای اول و دوم و سوم و نام ژنریک آنها آمده و نامهای تجارتی آنها که توسط شرکتهای مختلف انتخاب شده است در مقابل آنها ذکر گردیده است. در قسمت دوم عکس قسمت اول عمل شده و نامهای تجارتی رنگینه ها به ترتیب حروف الفبا آمده و نام ژنریک آنها در مقابل قرار داده شده است. جلدهای دیگر کالر ایندکس، ضمیمه بوده و رنگینه های جدید در آنها ذکر گردیده است.

مواد نگهدارنده تعلیق (دیسپرس کننده)

     منظور از تعلیق، مخلوط متجانس (هموژن)، ذرات نامحلول یک جسم جامد در یک مایع می باشد. به عنوان مثال رنگینه های خمی و یا دیسپرس در آب حل نگردیده و ته نشین می شود و در نتیجه انتقال آنها به صورت یکنواخت روی کالا غیرممکن می شود. جهت پخش یکنواخت این ذرات در آب از مواد کمکی به نام دیسپرس استفاده می شود که نقش آنها کمک به نگه داشتن تعلیق یکنواخت مواد و جلوگیری از شکست آن که به ته نشین شدن مواد منجر می گردد، می باشد.

     ساختمان مولکولی مواد نگهدارنده تعلیق، مثل سایر مواد سطح فعال از یک بخش آب دوست (هیدروفیل) و یک بخش چربی دوست (لیپوفیل) تشکیل می گردد. بخش چربی دوست مواد نگهدارنده تعلیق، ذره رنگینه به صورت آگلومر (تجمعی از چند مولکول رنگینه) را احاطه می نماید و بخش آب دوست آنها به طرف آب حهت می گیرد. به این ترتیب از نزدیک شدن ذرات رنگینه در آب و در نتیجه ته نشین شدن، جلوگیری به عمل می آید و تعلیق پایدار می شود.

احیاء کننده ها

     احیاء کننده ماده ای است که هیدروژن به مواد رنگینه و یا مواد شیمیایی دیگر اضافه می کند. به عنوان مثال رنگینه های خمی و انواعی از رنگینه های گوگردی که در آب نامحلول است توسط احیاء کننده احیاء گردیده و سپس به کمک قلیا در آب حل شده و توسط الیاف جذب می گردد.

رنگزاهای مصنوعی مختلف مناسب الیاف طبیعی

     در صفحات قبل به رنگزاهای متداول شیمیایی و طبیعی که معمولاً در رنگرزی پشم و ابریشم بخصوص در دست بافت ها مورد استفاده قرار می گیرد اشاره کردیم و تئوری رنگرزی به طور کلی مورد بحث قرار گرفت. در این به طور خلاصه به روشهای رنگرزی و تئوریهای مربوط به هر خانواده از رنگزاهای مصنوعی می پردازیم. لازم به یادآوری است که در این روشها دستورات کلی است و همیشه باید به دستور سازندگان توجه کرد. بخصوص با توجه به مسائل محیط زیست و حذف شدن تعدادی از رنگزاها از صحنه تجارت برای دستیابی به نتایج صحیح این مساله اهمیت دارد.

رنگزاهای اسیدی 

     نظر به اینکه این گروه از رنگزاها در شرایط اسیدی به کار می روند تحت این نام آورده شده اند. با این گروه از رنگزاها می توان الیاف مصنوعی پلی آمیدی و الیاف طبیعی پروتئینی (پشم، موهر، ابریشم و غیره) که مورد بحث ما است را رنگرزی نمود.

جذب رنگزا

     برای اطمینان از جذب رنگزا حرارت دادن به محلول رنگرزی از ضروریات است زیرا در دمای زیر و یا کمتر از 40 درجه عملاً هیچ گونه انتقال مولکول از رنگزا به داخل سیستم پلیمر وجود ندارد. با بالا رفتن دما میزان رنگرزی به تدریج اضافه می شود. همانطور که قبلاً گفته شد دما باعث می شود که انرژی جنبشی لازم جهت حرکت مولکول رنگزا از محلول به داخل پلیمر لیف تامین شود.

مکانیزم رنگرزی

     بیشترین رنگزاهایی که تاکنون در رنگرزی پشم و الیاف پروتئینی مورد استفاده قرار گرفته است رنگزاهای اسیدی است و بر اساس تئوریهای مختلفی که در این رابطه گفته شده است همگی اساس را بر جذب اسیدها توسط پشم بیان کرده اند. حمام به طور معمول حاوی آنیون های حاصله از رنگزا، ایونهای هیدروژن حاصل از اسید، الکترولیت و ایون های مخالف است. هنگامی که پشم وارد حمام رنگرزی می شود ایون های کوچکتر و فعالتر به سرعت جذب آن می شوند در حالی که ایون های بزرگتر و آنهایی که آهسته تر منتشر می شوند کندتر جذب می گردند. ایون های هیدروژن و کلراید به سرعت جذب می شوند و با گذشت زمان آنیون های رنگزا با افزودن ایون کلراید در حمام جابجا می شود.

     در نقطه ایزوالکتریک پشم، و گروه های مثبت آمونیوم و منفی کربوکسیل در حالت تعادل هستند. وقتی اسید به سیستم اضافه می شود اسید کروبکسیلیک تشکیل شده و گروههای مثبت آمونیوم آزاد  می گردند که در نتیجه با مکانهای مناسب رنگزا عمل می کنند. در شرایط قلیایی از طرف دیگر ایون های هیدروژن از گروههای مثبت آمین جذب می شوند و آنیونهای کروبکسیل ایجاد جو منفی می کنند. واضح است که ماکسیمم ظرفیت جذب اسید توسط گروههای کروبکسیل موجود کنترل می گردد.

     در مورد تئوری رنگرزی پشم با رنگزاهای اسیدی تاکنون مطالعات زیادی به عمل آمده و نظریه های متفاوتی نیز ارائه شده است که می توان گفت نتایج، تقریباً مشابه بوده اند که خلاصه این نظریات را    می توان به صورت زیر بیان نمود:

…

فهرست مطالب
تاریخچه 1
مقدمه 2
شیمی رنگ 2
قسمتهای تشکیل دهنده رنگ 5
مشخصات رنگها 5
رنگینه های آلی و معدنی 8
ماهیت رنگدانه های معدنی 9
بررسی انواع رنگدانه ها 10
فصل اول 15
نکاتی پیرامون رنگرزی 16
رابطه بین نسبت اندازه ذرات رنگینه به منافذ الیاف 17
نسبت مایع در حمام رنگرزی 20
غلظت رنگینه 20
مخلوط بدون رنگینه ها 21
چگونگی اثر مواد سفید کننده 22
فصل دوم 25
تقسیم بندی رنگینه ها در شاخص رنگ (Color index) 26
مواد تعاونی (کمکی) در رنگرزی 27
مواد ضدجابجایی (ضد مهاجرت) 29
کاریر 32
احیاء کننده ها 33
رنگرزی توده (رنگرزی همزمان با تولید الیاف) 34
فصل سوم 37
رنگزاهای اسیدی 38
جذب رنگزا 41
روشهای رنگرزی با رنگزاهای اسیدی 44
رنگزاهای اسیدی میلینگ 45
استفاده از مخلوط رنگزاهای اسیدی در رنگرزی 48
رنگرزی با رنگزاهای دندانه ای 50
روش دندانه پس از رنگرزی 52
رنگزاهای کرمی و روش های رنگرزی با آنها 53
تئوری رنگرزی با رنگزاهای کرمی 56
رنگزای رآکتیو 58
رنگزاهای خمی 60
رنگزاهای خمی محلول 63
رنگزاهای مستقیم 64
روشهای حصول نتیجه یکنواخت 68
انتخاب یکنواخت کننده مناسب 70
رنگزاهای مناسب و اقتصادی برای کلاف پشم 73
فصل چهارم 74
حمام های رنگرزی سنتی 75
حمام های رنگرزی جدید (ماشینهای رنگرزی) 76
ماشین های جدید متداول در رنگرزی الیاف و کلاف 79
ماشین های رنگرزی مداوم جهت الیاف 80
رنگرزی بسته نخ 85
رنگرزی با راندمان 88
تاثیر متقابل اجزاء حمام 90
تاثیر متقابل رنگزا/ الیاف 92
مواد تعاونی و یا کمکی و نقش آنها در رنگرزی 94
خصوصیات مواد سطح فعال 95
منابع 99

مقاله فوق دارای صفحه مشخصات، فهرست مطالب و 99 صفحه متن (در قالب word ) با رعایت کامل صفحه بندی می باشد. همچنین فونت های کار شده برای متن مقاله B Nazanin(14) و برای تیترهای داخل مقاله B Titr می باشند.

قیمت این مقاله 7800 تومان می باشد، جهت پرداخت و دریافت کامل متن مقاله روی تصویر زیر کلیک کنید

همچنین ببینید – مشاهده فهرست مقالات کارآموزی، کارآفرینی و پژوهش

نوشته شده در 23 مرداد 1400