امروزه در صنعت مد و پوشاک، منسوجات دارای شیدهای تیره (خصوصا رنگ مشکی) توجهات زیادی را به خود جلب کرده‌اند. از این رو پژوهشگران برای رسیدن به عمق رنگی بالا در شیدهای تیره، مقدار رنگزا را در فرآیند رنگرزی افزایش دادند که منجر به برنزه شدن منسوج و کاهش ثبات سایشی شد. طی مطالعات و بررسی‌های انجام شده در دهه‌های اخیر مشخص شد، بدون افزایش مقدار ماده رنگزا، می‌توان عمق رنگی پارچه را افزایش داد. روش‌های افزایش عمق رنگ به سه روش خلاصه می‌شود:
- اصلاح شیمیایی یا فیزیکی سطح با هدف ایجاد زبری
- بهبود جذب رنگزا با اصلاح شیمیایی لیف برای ایجاد تغییر در ویژگی‌های جذبی آن، انتخاب رنگزا با تمایل جذب بالا و عملکرد مناسب.
- استفاده از ماده عمق دهنده رنگ پس از فرآیند رنگرزی و در مرحله تکمیل منسوج.
همانند زمانی که پارچه با آب (دارای ضریب شکست 1/33) خیس می‌شود و عمق رنگ پارچه افزایش می‌یابد، می‌توان پارچه را با موادی که دارای ضریب شکست پایین هستند تکمیل کرد و عمق رنگ را افزایش داد، دلیل این امر کاهش انعکاس سطحی پارچه می‌باشد. سازوکار عملکرد ماده عمق دهنده روی منسوجات از دو بخش تشکیل می‌شود:
الف) جذب: عمدتا به واسطه نیروهای الکترواستاتیکی بین ماده عمق دهنده و لیف،ماده عمق دهنده روی لیف جذب می‌شود.
ب) تشکیل فیلم: مواد عمق دهنده جذب شده طی مرحله خشک شدن و پخت، تشکیل فیلم می‌دهند. فیلم تشکیل شده بر روی سطح لیف، به دلیل داشتن ضریب شکست کمتر از لیف، انعکاس سطحی را کاهش می‌دهد (شکل1)، که باعث افزایش عمق رنگی می‌شود.
برای کاهش انعکاس سطحی و افزایش انتقال نور به درون الیاف، رزین‌های مختلفی معرفی شده‌اند (جدول1) که ضریب شکست آن‌ها از ظریب شکست الیاف کمتر است و در عین حال از ضریب شکست آب بیشتر است ( یعنی n بین 1.5 و 1.33 است).
رزین‌هایی که در ترکیب مواد عمق دهنده بکار می‌روند، به طور متداول بر پایه ارگانوسیلوکسان می‌باشند، از طرفی مواد عمق دهنده بر پایه فلوئور، ضریب شکست پایین‌تری نسبت به ترکیبات سیلوکسانی دارند اما قیمت بالاتری داشته و آبگریزی بسیار زیادی به پارچه می‌دهند. همچنین مواد بر پایه پلی‌اکریلیک یا پلی‌اکریلیک اصلاح شده اثر عمق دهندگی بسیار خوبی دارند، اما پارچه‌های تکمیل شده با آن‌ها سفت و سخت می‌باشند و زیر دست نامطلوبی ایجاد می‌کنند و نیازهای صنعت نساجی را نمی‌توانند برآورده کنند.
+
+
پس از اعمال مواد عمق دهنده بر روی پارچه، فیلم شفافی بر روی سطح پارچه تشکیل می‌شود که خواص نوری آن را دستخوش تغییر می‌کند.
هنگامی که نور به سطح پارچه برخورد می‌کند، بخشی از تور به درون آن انتقال می‌یابد، در حالی که بقیه نور در مرز بین پارچه و هوا به دلیل تغییر ضریب شکست، منعکس می‌شود. شکست (انکسار) طیق قانون اسنل صورت می‌گیرد، که بیان می‌کند وقتی نور از محیطی با ظریب شکست n1 عبور کرده و وارد محیطی با ضریب شکست n2 می‌شود پرتو نور مطابق رابطه 1 تحت زاویه‌ای خم می‌شود.
+
در اینجا i زاویه پرتو تابش و r زاویه پرتو شکست می‌باشد. بر مبنای تئوری فرسنل، شدت نسبی انعکاس نور با افزایش ضریب شکست پارچه و زاویه برخورد افزایش می‌یابد. بر مبنای همین تئوری، الیاف که ضریب شکست نوری آن‌ها بالا باشد شدت نسبی انعکاس نور آن‌ها نیز بالاتر است. از طرفی هرچه زاویه تابش بیشتر باشد این انعکاس نیز بیشتر خواهد بود. چنانچه از زاویه تابش صرف نظر شود رابطه ضریب انعکاس و ضریب شکست به صورت معادله 2 خواهد بود.
+
در اینجا p (رو) مقدار انعکاس برای نور غیرپلاریزه بوده و n ضریب شکست می‌باشد. به عنوان مثال برای هوا n=1 و یک لایه رزینی n=1.5 باشد، انعکاس سطحی کل در زوایای عمود، 4 درصد می‌باشد (p=0.04).
انواع عمق دهنده رنگ
- عمق دهنده بر پایه پلی یورتان
محققان چینی نوعی رزین پلی‌یورتانی را با ضریب شکست 1.5 به عنوان عمق دهنده معرفی کردند. یک پیش‌پلیمریورتانی (A) دارای گروه انتهایی آزاد ایزوسیانات که از ترکیب پلی هیدروکسیل و مقدار اضافی پلی ایزوسیانات تهیه شده با مقدار اضافی پلی آلکیلن پلی آمین، ترجیحا در حلال کتونی برای تشکیل پلی یورتان اوره پلی آمین (B) واکنش می‌دهد و محصول نهایی با اپی هالوهیدرین واکنش داده و سپس با یک محلول آبی اسید ( یا کربوکسیلیک اسید انیدرید چند ظرفیتی حلقوی) مخلوط شده تا پلی یورتان خود امولسیون شونده کاتیونی ( آنیونی) به دست آید. عمق دهنده مورد نظر تحت عملیات حرارتی و خشک شدن روی سطح لیف جذب شده و برای انواع پارچه‌های رنگرزی شده به کار می‌رود. برای پارچه‌هایی که در آب دارای بار منفی هستند، عمق دهنده کاتیونی و برای عمق دهنده آنیونی پارچه‌هایی که در آب بار مثبت ایجاد می‌کنند (پلی آمید، اکریلیک، پشم، ابریشم) بکار می‌رود. پارچه‌های پلی‌آمید و ابریشم رنگرزی شده با رنگزا مشکی با عمق دهنده کاتیونی تکمیل گردیدند و مولفه روشنایی L* آن‌ها به ترتیب 1.6 و 1.2 واحد کاهش یافت. پارچه‌های پلی‌استر و پنبه رنگرزی شده با رنگزای مشکی با عمق دهنده نوع آنیونی تکمیل شدند و مولفه روشنایی L* آن‌ها به ترتیب 1.1 و 0.9 واحد کاش یافت.
2. عمق دهنده بر پایه پلی ارگانوسیلوکسان اصلاح شده با گروه آمینی و هیدروکسی
محققان چینی یک نوع پلی ارگانوسیلوکسان اصلاح شده با گروه آمینی و هیدروکسی تحت عنوان عمق دهنده مورد بررسی قرار دادند. برای تهیه این نوع پلی سیلوکسان، اکتامتیل سیکلوتتراسیلوکسان D4 و KOH به داخل راکتور اضافه می‌گردد و در دمای اتاق با هم مخلوط می‌شوند. دستور العمل در جدول 2 آورده شده است.
+
دمای مخلوط پلیمری شدن در مدت زمان 60 دقیقه، تا 85 درجه سانتی گراد تحت گار نیتروژن افزایش می‌یابد، هنگامی که دمای مخلوط به 120 درجه سانتی گراد رسید، ماده +++++ آمینوپروپیل دی متوکسی سیلان (602) در ابتدا ، در مقدار مشخصی آب حل شده و به مخلوط راکتور اضافه می‌گردد. پلیمری شدن در 120 درجه سانتی گراد به مدت 7 ساعت انجام می‌شود. سپس مقدار مشخصی از آب در سه مرحله اضافه می‌گردد. پلی ارگانوسیلوکسان اصلاح شده با گروه‌های آمینی و هیدروکسیل به دست می‌آید، که واکنش پلیمری شدن آن در شکل 2 نشان داده شده است.
+
در محله بعد امولسیون سیلیکون آماده می‌شودو به این ترتیب که سطح فعال غیر یونی NP-9 و NP-4 و پلیمر ارگانوسیلوکسان آب دوست DH-800 در ابتدا در مقدار مشخصی از آب حل می‌گردد. پلی ارگانوسیلوکسان اصلاح شده اضافه شده و به اندازه کافی در دمای اتاق به مدت 2 ساعت همزده می‌شود.
+
امولسیون نیمه شفاف حاوی 15 درصد از رزین به دست می‌آید. در این بررسی امولسیون بدست آماده بر روی دو پارچه پلی استر رنگرزی شده (در رنگ‌های آبی، مشکی)اعمال گردید و مولفه K/S طبق شکل 3 افزایش یافت و اثر عمق دهندگی مشهود است.
3. عمق دهنده بر پایه پلی سیلوکسان اصلاح شده با گروه‌های کاتیونی و پرفلوئوروکربن
یک نوع سخط فعالی غیر یونی (NP-9) در آب دیونیزه حل و پلیمر پلی سیلوکسان اصلاح شده به آن اضافع می‌گردد و در دمای اتاق به مدت 2 ساعت هم زده می‌شود. زنجیرهای جانبی قطبی پلیمر، به طور تصادفی در لایه بالایی پلی سیلوکسان توزیع شده اند و گروه‌های نمک آمونیوم چهار ظرفیتی مجاور موجب دفع الکترواستاتیکی می‌شوند. بخشی از پلی سیلوکسان ساختار فنری داشته، بنابراین مقدار آمونیاک رزین در درشت مولکول ترکیب پلی سیلوکسان روی سطح لیف اثر می‌گذارد. شکل 4 ساختار پلی سیلوکسان اصلاح شده با گروه‌های کاتیونی و پرفلوئوروکربن را نشان می‌دهد.
+
پلی سیلوکسان اصلاح شده، توسط فرآیند خودآرایی، ماکرومولکولی بر روی پارچه پلی استر به صورت فیلم تشکیل می‌دهد.
شکل 5 نحوه جذب پلی سیلوکسان اصلاح شده با گروه‌های کاتیونی و پرفلوئوروکربن بر روی سطح پارچه و تشکیل فیلم را تحت حرارت نشان می‌دهد.
+
ماده عمق دهنده ذکر شده بر روی پارچه پلی‌استر در رنگ‌های قرمز و آبی اعمال شد و طیف انعکاسی آن‌ها مقایسه گردید، شکل 6 نشان می‌دهد طیف انعکاسی پارچه‌ها در حضور عمق دهنده کاهش یافته است.
+
4. عمق دهنده بر پایه نانو ذرات سیلیکا عامل دار شده با EHSS
از نانوذرات سیلیکا خام (SiNPs) گروه 2-اتیل هیدروژن سولفونات (EHSS) عامل دار شده، به عنوان یک مسدود کننده، برای تولید پوشش ضد انعکاسی جهت پارچه ابریشمی استفاده می‌گردد.
نانو ذرات سیلیکا خام به روش کلاسیک Stober تولید می‌شوند و متعاقبا با (3-متاکریلوکسی پروپیل) تری متوکسی سیلان واکنش داده و اجازه می‌دهد سطوح ذرات خام به همراه گروه‌های اتوکسی و متوکسی باقی بمانند. سپس گروه‌های EHSS از طریق واکنش گروه‌های انتهایی عوامل اتصال دهنده سیلانی بر روی سطوح SiNP بی حرکت می‌گردند. گروه EHSS عامل دار شده با SiNP برای پارچه‌های ابریشمی با استفاده از روش غوطه‌وری تحت شرایط مناسب به کار می‌رود. در طی این فرآیند گروه‌های اتوکسی و متوکسی در واکنش‌های تراکمی درگیر شده تا پوشش سیلیکایی اتصال عرضی شده، به صورت پیوند کوالانسی (از طریق واکنش بین گروه‌های EHSS و الیاف ابریشمی) به سطح لیف متصل شود (شکل 7).
+
این پوشش دارای ریز ساختار نانو متخلخل می‌باشد و الیاف دارای سطوح ناهمواری نانویی، بیشترین کارایی را در افزایش انتقال نور و کاهش انعکاس سطحی دارند.
پس از اعمال عمق دهنده ذکر شده بر روی پارچه ابریشم رنگرزی شده با رنگزای مشکی، مقدار K/S در طول موج بیشینه 490 نانومتر، از 15.25 به 19.89 افزایش یافت و باعث افزایش عمق رنگی گردید.
5. عمق دهنده بر پایه رزین اکریلیک اطلاح شده با نانوذرات دی اکسید سیلیسیم
برای افزایش عمق رنگی پارچه پلی‌استر رنگرزی شده با رنگزای مشکی، از رزین هیبریدی اصلاح شده با نانوذرات سیلیکون دی اکسید استفاده گردید. برای تهیه این عمق دهنده، حلال تتراهیدروفوران، 3-آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان، N,N دی سیکلوهگزیل کربودی ایمید (DCC) و دی متیل آمین پیریدین با یکدیگر مخلوط شدند و اکریلیک اسید تحت گار نیتروژن به مخلوط اضافه گردید و در نهایت نانوذرات تولوئن به این ترکیب اضافه گردید که مراحل ذکر شده در شکل8 به تصویر کشیده شده است.
+
40 گرم بر لیتر از عمق دهنده ذکر شده بر پارچه پلی‌استر اعمال گردید و تحت دمای 120 و 180 درجه سانتی گراد به ترتیب خشک و پخت گردید. داده‌های رنگ‌سنجی حاصل از آن نشان داد که مولفه روشنایی از 14.2 به 9.7 ماهش یافت که نشان از تاثیرگذاری عمق دهنده بر عمق رنگی می‌باشد.داز طرفی ماده ذکر شده دارای خاصیت ضد استاتیکی نیز می‌باشد و خواص پارچه را بهبود بخشیده است.
6. عمق دهنده بر پایه پلیمر آمینوسیلوکسان
در این بررسی عمق‌دهنده شامل 10-25 درصد آمید و ارگانوسیلوکسان ، 0.5 -5 درصد ترنری ارگانوسیلوکسان کوپلیمریزه ، 0.5 -8 درصد آلکیل کتن، 1.3 -8 درصد تعلیق کننده و آب دیونیزه شده می‌باشد. ساختار شیمیایی این عمق دهنده در شکل 9 نمایش داده شده است.
+
در این ساختار، R می‌تواند **** باشد. ماده عمق دهنده فوق بر روی دو پارچه تریلون و پشمی رنگرزی شده با رنگزای مشکی اعمال گردید و نتایج آن در جدول3 گردآوری شد. همانطور که مشاهده می‌شود، مولفه روشنایی در هر دو پارچه تغییر محسوسی داشته است، خصوصا پارچه پشمی و همچنین اختلاف رنگ (CMC) * بدست آمده در پارچه پشمی تکمیل شده 3.984 و در پارچه تریلون تکمیل شده 2.581 گزارش گردید که نشان از افزایش عمق رنگی می‌باشد.
پارچه‌های تکمیل شده با عمق دهنده ذکر شده، تحت آزمون ثبات رنگی قرار گرفتند و درجه ثبات بالایی (4-4.5) را گزارش دادند.
7. عمق دهنده بر پایه ارگانوفلوئوروسیلیکون کاتیونی
عمق دهنده ارگانوفلوئوروسیلیکون کاتیونی از طریق پلیمری شدن توده‌ای با D4 و D3F و عامل اتصالی سیلانی KH-902 به عنوان منومرهای اولیه و همزمان اپوکسی پروپیل لوریل دی متیل آمونیوم کلراید (ELDAC) و اپی کلروهیدرین (ECH) و N,N-دی متیل دو دسیل آمین (DDTA) واکنش می‌دهد و در تهایت فلوئوروسیلیکون بوسیله ELDAC اصلاح شده، ارگانوفلوئورسیلیکون کاتیونی بدست می‌آید. مراحل تولید ارگانوفلوئوروسیلیکون، ELDAC و واکنش این دو ماده با یکدیگر به ترتیب در شکل‌های 10، 11 و 12 به تصویر کشیده شده است.
