آماده سازی نخ پشمی
برای رنگرزی نخ پشمی نیاز است تا واکس، مواد چربی و زائد از سطح الیاف پشم زدوده شود. بدین منظور نخ پشمی مصرفی در آزمایشگاه با صابون غیر یونی شستشو داده شد. برای انجام این عملیات حمامی با L:R 1:40 حاوی صابون غیر یونی با غلظت 5 گرم بر لیتر تهیه شد. شستشوی کلافهای پشمی در دمای 60 درجه به مدت 30 دقیقه انجام شد. سپس، کلافهای پشمی از حمام خارج، آبکشی و در دمای محیط خشک شد.
دندانه دادن نخ پشمی
از محدودیتهای استفاده از مواد رنگزای طبیعی، ثبات پایین، عدم تنوع در فام رنگی و تمایل پایین به نفوذ در الیاف است. بدین منظور از مواد کمکی موسوم به دندانه، که عمدتا از نمکهای فلزی هستند، برای استحکام پیوند بین رنگزا و لیف، افزایش ذاتی ماده رنگزا ئ ایجاد تنوع فام رنگی استفاده میشود.
در این پروژه از سولفات مضاعف آلومینیوم و پتاسیم برای دندانه دادن نخ پشمی استفاده میشود و تاثیر آن بر سازگاری نخ پشمی مورد مطالعه قرار میگیرد. غلظت سولفات آلومینیوم در این مطالعه میزان 5% نسبت به وزن نخ پشمی (گرم) است. عملیات دندانه دهی به شیوه پیشدندانه و طیق تصویر زیر انجام شد.
مقاله مکمل برای یادگیری بیشتر: شما با دندانه دار کردن الیاف و نخ پشمی کامل آشنا شدید، موضوعی جدید که نیاز است به آن پرداخته شود بحث : ایجاد رنگهای جدید با ترکیب رنگزاهای طبیعی است ، مثلا ما رنگ سبز نیاز داریم پس نیاز است رنگ آبی و زرد را مخلوط نمایید. زرد و آبی هم از دو گیاه جدا بدست میآیند، پس برای این موضوع مقاله جدیدی با موضوع ترکیب رنگزاهای مختلف گیاهی برای ایجاد رنگ جدید نوشته شده است. آن را مطالعه نمایید.
مقاله جدید:
پوسته خارجی یا فلس های پشم با خاصیت نفوذپذیری خود در جذب رنگ به طور مستقیم اثر می گذارد.
مواد شیمیایی خاص و عملیات مکانیکی می تواند این پوسته را تضعیف کرده و از بین ببرد . با از بین رفتن این فلس ها سرعت نفوذ رنگ به داخل الیاف افزایش می یابد . به این ترتیب پشمی که تحت تاثیر محلول های شیمیایی یا عملیات مکانیکی قرار گرفته و یا در هوای آزاد به مدت طولانی باقی مانده باشد نسبت به پشم معمولی خاصیت جذب رنگ بیشتری پیدا کرده و پر رنگ تر می شود . به عبارت دیگر اگر کلاف سفید شده پشم بدون عملیات قبلی با مقداری روناس جوشانیده شود ملاحظه می شود ، رنگی که الیاف پشم به خود گرفته بسیار ناچیز است و بعد از شست و شو تمام و یا قسمتی از همین رنگ مختصر از بین رفته و در ضمن رنگ این کلاف نیز در مقابل نور دوام ندارد . حال اگر همان مقدار کلاف را ابتدا در یکی از نمک های فلزی مانند زاج سفید و یا سولفات آهن جوشانیده و سپس داخل خم رنگ نماییم ملاحضه می شود که رنگ جذب شده توسط الیاف پشم بسیار زیادتر و دوام آن نیز در برابر عوامل مختلف مانند نور و آب نیز بیشتر می شود . این تجربه نشان می دهد که رنگ ها بدون وجود عامل دیگری تمایلی به جذب شدن در پشم و سایر الیاف از خود نشان نمی دهند . این عامل در اصطلاح رنگرزی « دندانه » و عمل آغشته کردن با این املاح را « دندانه دادن » می نامند . حال به جای آنکه فقط از یک نمک فلزی به عنوان دندانه استفاده شود آزمایش قبلی را در چند خم مختلف حاوی سولفات مس ، کلرور نیکل ، سولفات آلومینیوم و بیکرمات پتاسیم با یک رنگ واحد تکرار می نماییم . ملاحظه می شود که پس از عمل رنگرزی هر کدام از کلاف ها رنگ جداگانه ای به خود می گیرند که نشانگر این نکته است که داندانه ها نه فقط در جذب و ثبات رنگ ها موثرند بلکه نوع آنها نیز در چگونگی و روشنی رنگ ها تاثیر دارند.
دندانه ای که بیشتر در رنگرزی الیاف قالی مورد استفاده قرار می گیرد . نمک مضاعف آلومینیوم و پتاسیم با نام تجاری « زاج سفید » است . اما دندانه دادن با زاج سفید معمولا در مجاورت برخی دیگر از مواد شیمیایی مانند کرم دو تارتر (اسید تارتارات) ، جوهر ترشک ، سرکه و مانند آن صورت می گیرد . میزان زاج مصرفی در داندانه دادن ۵ کیلو پشم بین ۲۵۰ تا ۱۰۰۰ گرم است و بسته به میزان روشنی و تیرگی مورد نظرتغییر می کند.
نکته : یکی از عوامل استعمال کرم دو تارتر افزایش درخشندگی و شفافیت الیاف پشمی است
مقاله جدید
دندانهها به دو طبقه اصلی دندانههای طبیعی و فلزی، دستهبندی میشوند.عملکرد دندانه کاملا شیمیایی بوده بطوریکه با ایجاد پیوند بر روی لیف، سبب برهمکنش مناسب بین لیف و ماده رنگزا میگردد.
الیاف نساجی به ویژه الیاف سلولزی، تمایل زیادی به مواد رنگزای طبیعی ندارند. بنابراین آنها تحت یک مرحله اضافی با عنوان دندانه دادن قرار میگیرند. برخلاف الیاف حیوانی، الیاف گیاهی مانند کتان و پنبه، برهمکنش قوی با دندانهها ندارند، در نتیجه در این مقایسه دو نوع لیف الیاف پشمی و ابریشمی رنگهای درخشانترین ارائه میکنند. دندانه دادن برای پنبه به دلیل عدم وجود گروههای آمینه کربوکسی، بسیار مهم است، زیرا رنگرزی آن از پشم و ابریشم دشوارتر است. نایلیون معمولا با مواد رنگزای دیسپرس و اسیدی رنگرزی میشود. با این حال در سالهای اخیر، علاقه قابل توجهی برای استفاده از مواد رنگزای طبیعی در رنگرزی نایلون و بسیاری از الیاف مصنوعی ایجاد شده است. با این وجود، اکثر مواد رنگزای طبیعی ماندگاری ضعیفی داشته و با گذشت زمان کمرنگ میشوند. به همین دلیل بسیاری از فلزات واسطه، تحت عنوان دندانه فلزی در فرآیند رنگرزی استفاده میشوند. این مواد شامل یونهای فلزات سنگین مانند مس، آهن، کروم، کبالت، نیکل یا آلومینیوم است که باقیمانده آن در پساب رنگرزی، مشکلات زیست محیطی جدی ایجاد میکند.
دندانه
دندانهها، نمکهای فلزی، یون فلزی حاوی ترکیبات طبیعی و یا سایر مواد تشکیلدهنده پیچیدهای هستند که برای بهبود جذب و تثبیت مواد رنگزا و تغییر و بهبود ویژگیهای شید و ثبات استفاده میشوند. قدرت و مختصات رنگی، به شدت تحت تاثیر روش دندانه دادن و نوع دندانه است. هر دندانه، کمپلکسهای مختلفی از مواد رنگزا ایجاد کرده که منجر به ایجاد رنگها و ویژگیهای ثباتی متفاوتی میگردد. برای دندانه دادن در رنگرزی طبیعی، سه روش مختلف دندانه قبل، دندانه همزمان و دندانه بعد وجود دارد. ارائه قوانین و دستورالعملهای سختگیرانه برای این منظور امکان پذیر نیست زیرا نتایج به نوع گیاه و دندانه وابسته است. روش دندانه قبل و بعد، اغلب شیدهای تیرهتری نسبت به دندانه همزمان ایجاد میکند. غلظت دندانه نیز عامل حیاتی در تیرهتر شدن شید میباشد. علاوه بر روشهای استخراج و دندانه دار کردن، عواملی مانند دما، زمان رنگرزی و PH نیز بر نتایج رنگرزی تاثیر میکذارد. دندانه سبب اتصال ماده رنگزا به لیف شده و با تغییر PH حمام رنگرزی، سبب بهبود خواص رنگرزی الیاف میشوند.
نظر محققان درباره اثر PH متفاوت است. پس از اصلاح سطحی نمونههای الیاف پشم رنگرزی شده در محیطهای اسیدی و قلیایی، تغییرات قابل ملاحظهای در ویژگیهای رنگی و خواص پایداری مشاده میشود. اصلاح سطحی اسیدی سبب روشنتر شدن شیدها شده که ممکن است به دلیل آبکافت کمپلکسها و اثر متقابل مواد رنگزا در محیط اسیدی باشد. شرایط بهینه برای دما، زمان دندانه دادن و غلظت دندانه به ترتیب 60 درجه سانتی گراد، 30 دقیقع و 28/18 درصد است. با این حال در برخی موارد، زمان طولانیتری لازم است که در این صورت، مقاوما لیف بویژه در مورد ابریشم، کاهش مییابد.
مواد رنگزای طبیعی را میتوان بر اساس نوع کاربرد، به دو گروه مستقیم و غیر مستقیم تقسیم بندی کرد. مواد رنگزای متصل شونده، مانند: نیل، زردچوبه و … ، نیاز به هیچ اصلاح سطحی اضافی منسوجات (پارچه و الیاف) پیش از رنگرزی ندارند. بر عکس مواد رنگزای غیر مستقیم مانند روناس، کوچینال و … قبل از رنگرزی نیاز به یک فرآیند اصلاح سطحی تحت عنوان دندانه دار کردن دارند. این مواد رنگزا با توجه به نوع دندانه مورد استفاده، میتواند فامهای متنوعی بر روی الیاف ایجاد کنند اما مواد رنگزای مستقیم، دقیقا فام خود را به الیاف منتقل میکنند.
برخی مواد رنگزای طبیعی میتوانند با مجموعهای از فلزات مانند نمکهای فلزی آهن، آلومینیوم، مس، قلع و کروم ، کمپلکس تشکیل دهند. برخی از دندانههای فلزی میتوانند ویژگیهای ثباتی را افزایش دهند. بنابراین طیف گستردهای از رنگها با شیدها، تاریکی و روشنایی و مقادیر ثباتی متنوع، میتوانند بر اساس نوع و غلظت ماده رنگزا، دندانه و روش دندانه دادن تولید شوند.
طبقه بندی دندانهها
برهم کنشهای بین الیاف و دندانههای مختلف در شکل زیر نشان داده شدهاند. در برخی تحقیقات دو نوع طبقه بندی تحت عنوان دندانههای شیمیایی و دندانههای طبیعی برای این موارد در نظر گرفته شده است. اما برخی تحقیقات نشان میدهند که سه نوع متفاوت از دندانه وجود دارند که عبارتند از: نمکهای فلزی یا دندانههای فلزی، دندانههای گیاهی و دندانههای بر پایه مواد نفتی .
آلوم، دی کرومات پتاسیم، کلرید قلع، سولفات مس و سولفات آهن از دندانههای فلزی بوده و تانن از انواع طبیعی دندانهها میباشد.
دندانههای فلزی مرسوم و اثرات زیست محیطی آنها
آلوم و سولفات آهن، ایمنترین فلزات هستند و از قلع میتوان تاحد معینی استفاده کرد، در واقع استفاده از قلع توسط بسیاری از قوانین زیست محیطی ممنوع نشده است، اما وجود آن در پساب از نظر زیست محیطی مطلوب نیست. استفاده از کروم و مس با توجه به سمی بودن آنها تقریبا مجاز نیست. کروم به عنوان یک فلز سمی، از طریق پوست و مخاط تنفسی جذب شده و سبب بسیاری از بیماریها از جمله سرطان میشود و استفاده از آن بر اساس استانداردهای بین المللی ممنوع است. اما در مورد مس میتوان از غلظتهای کم (کمتر از 1%) برای ایجاد شیدهای خاص استفاده کرد. سولفات آهن به طور گسترده در رنگرزی و چاپ طبیعی منسوجات استفاده میشود. استفاده از نمکهای آهن، سبب ایجاد پس زمینه سیاه یا خاکستری بر روی منسوجات شده و شید نهایی را کدر میکند.
غلظت دندانه یک عامل موثر بر روی مختصات رنگی و روشنایی در رنگرزی طبیعی است. با این حال، هیچ قاعده محکمی برای رابطه بین غلظت دندانه و قدرت رنگی وجود ندارد. بر اساس نوع گیاه و دندانه، این رابطه میتواند مستقیم و یا معکوس باشد. علاوه بر آن، بر اساس نوع دندانه، درجه اختلاف رنگی، ممکن است بیشتر یا کمتر باشد.
دندانههای پر مصرف: سولفات مس، سولفات آهن، دی کرومات پتاسیم و اسید تانیک، آلوم، کلرید قلع
دندانههای طبیعی
گیاهان و مواد بی شماری را میتوان به عنوان دندانههای احتمالی برای کاربرد در رنگرزی و گسترش دامنه فام در نظر گرفت. عملکر دندانه طبیعی و قدرت تثبیت آن بسیار وابسته به ساختار شیمیایی و محتوای تانن یا یونهای فلزی میباشد. امروزه دندانههای زیستی، طیف وسیعی از تاننها، اسید تانیک، اسید تارتاریک و گیاهان حاوی فلز گرفته تا پسابهای زیستی و محصولات جانبی صنایع را شامل میشوند.
در این میان تاننها در رنگرزی و چاپ طبیعی، نقش پررنگتری دارند. دندانههای طبیعی نیز مانند دندانههای فلزی، بر اساس نوع و غلظتشان میتوانند بر روی برداشت رنگی و ویژگیهای ثباتی موثر باشند. به بیان دیگر، ویژگیهای رنگی و ثباتی و هزینه رنگرزی طبیعی و دندانههای زیستی توسط بسیاری از عوامل مانند منبع ماده رنگزای طبیعی، نوع منبع و غلظت دندانه، روش دندانه دادن، شرایط استخراج، شرایط رنگرزی و … مشخص میشود. برای مثال عصاره انبه جدا از اینکه میتواند به عنوان دندانه طبیعی استفاده شود، قابلیت کاربرد به عنوان ماده رنگزا را دارد اما هیچیک از دندانههای فلزی قابلیت استفاده به عنوان ماده رنگزا را ندارد.
تانن چیست؟
تانن یک محصول گیاهی است که در طیف وسیعی از گیاهان یافت میشود. تانن در بخشهای مختلف گیاهان شامل چوب، میوه، غلاف میوه، برگ و ریشه وجود دارد. تاننها ترکیبات پلی فنلی محلول در آب با وزن مولکولی بالا و حاوی گروههای هیدروکسیل فنلی بوده که آنها را قادر میسازد تا پیوند موثر بین پروتئین و درشت مولکولها ایجاد کنند و به عنوان دندانه در فرآیند رنگرزی استفاده شوند. ساختار شیمیایی تانن و اسید تانیک در شکل 2 نشان داده شده است. استفاده از گیاهان دارای محتوای فلزی به عنوان دندانه طبیعی فلزی یک رویکرد امیدوارکننده برای جایگزینی دندانههای فلزی به ویژه انواع سمی است. عملکرد این دندانه وابسته به ساختار شیمیایی و مقدار و نوع یون(های) فلزی موجود است.
منابع دندانههای تانن دار: پوست گردو، پوست انار، سماف، هلیله، سنجد، اقاقیا، پسته وحشی و…
کروموفورهای ذاتی و یونها فلزی موجود در ساختار دندانههای طبیعی منجر به تغییر در مختصات رنگی و خواص پایداری منسوجات رنگرزی شده میگردند. غلظت و نوع دندانه زیستی ممکن است به طور مثبت و منفی بر خصوصیات رنگی و پایداری منسوجات رنگرزی شده تاثیر بگذارد. شیدهای مختلف و تغییرات ثباتی را میتوان به برهم کنشهای متفاوت بین ماده رنگزا و یونهای فلزی دندانه زیستی و مولکول ماده رنگزا و الیاف نسبت داد.
چندتا تحقیق که محققان انجام دادند
1. عصاره گلرنگ به عنوان رنگزای طبیعی در حضور دندانه زیستی حنا برای رنگرزی ابریشم.
2. عصاره رنگزای حاصل از دارچین در حضور دندانه طبیعی مازو، پوست انار ، پوست درخت ارجون برای رنگرزی پشم.
3. عصاره پوست سبز بادام به عنوان ماده رنگزای طبیعی با دندانههای گل والس، انار، رزماری، برگ درخت توجا برای رنگرزی پشم.
4. رنگ روناس با دندانه اقاقیا برای رنگرزی پشم
5. عصاره قرمز دانه مکزیکی برای رنگرزی کتام با دندانههای آلوم و اسید تانیک
6. رنگزا روناس و اسپرک با عصاره سماق به عنوان دندانه طبیعی غنی از تانن برای رنگرزی ابریشم.
7. رنگزا روناس و پوست انار به عنوان یک دندانه طبیعی غنی از تانن برای رنگرزی ابریشم.
8. عصاره چهارگیاه مختلف بومی اندونزی که حاوی فلز آلومینیوم بود به عنوان دندانه برای رنگرزی پنبه با رنگزای روناس.
9. عصاره میوه پیروس پاشیا به عنوان دندانه طبیعی حاوی فلز مس برای رنگرزی ابریشم.
10 عصاره کدوحلوایی به عنوان دندانه عنی از مس برای رنگرزی پشم با رنگزای روناس و اسپرک.
