شیمی و تکنولوژی رنگ
مواد رنگرزای مصرفی در نساجی به دو گروه اصلی و هر گروه به چند شاخه فرعی تقسیم شده است .
الف – مواد رنگزای گروه اول – تمام مواد رنگرزی در این گروه در آب محلول هستند به جز مواد رنگرزی دیسپرس که خیلی جزیی محلول می باشند و شامل مواد رنگرزی اسیدی ، مستقیم، بازی و دیسپرس هستند.
ب- مواد رنگرزی گروه دوم – تمام مواد رنگرزی در این گروه در آب نامحلول هستند که به گروههای فرعی دیگری تقسیم می شوند:
1)مواد رنگرزی در نهایت به صورت ذرات بزرگ نامحلول در آب بر روی الیاف ایجاد می شوند و شامل مواد رنگرزی گوگردی ، خمی و آزوئیک است .
2 )با الیاف پیوند کوالانسی تشکیل می دهند و شامل مواد رنگرزی راکتیو می باشد .
3 ) مواد رنگرزیی که با دندانه های فلزی روی الیاف به کار می روند و شامل مواد رنگرزی کرومی ، یا متاکروم هستند .
4 ) ذرات غیر قابل حل در داخل لیف محاط می شوند و به خاطر اندازه و بی اثر بودنشان فرآیند برگشت ناپذیر است .
- درخشان کننده های فلورسنتی
1 – رنگ های اسیدی
مهمترین مصرف این رنگ ها در رنگرزی پشم بوده ولی گاهی برای رنگرزی ابریشم ، پلی آمیدها ، آکریلیک و الیاف پروتئینی دیگر نیز به کار می روند . معمولاً محیط حمام رنگرزی این اسیدی و شامل اسید سولفوریک ، فرمیک و استیک می باشد ولی گاهی بعضی از آنها در محیط های خنثی و کمی قلیایی نیز به کا برده می شوند . از نظر شیمیایی رنگهای اسیدی شامل رنگ های آزو ، آنتراکینونی ، تری فنیل متان ، آزین ، گزنتین ، کینون ، ایمین ، نیترو و نیتروزو می باشند . مقاومت این نوع رنگ ها بسیار متغیر است و به ساختمان شیمیایی آنها بستگی دارد . این رنگ ها بر روی انواع مختلف پشم ، نخ ، نمد ، آستری و گاهی ابریشم ، پلی آمیدها ، الیاف آکریلیک و الیاف پروتئینی رنگهای روشن ایجاد می نمایند .
2 – رنگ های بازی
این رنگ ها که از نظر شیمیایی به رنگ های کاتیونی معروف هستند ، به صورت نمک بوده و سیستم کروموفریک آن در قسمت کاتیون می باشد . این رنگ ها از اولین رنگ های سنیتیک بوده ولی امروزه به مقدار خیلی زیاد تهیه می شوند . رنگ های بازی از شفافیت به خصوصی بر خوردار هستند و رنگ های قرمز ، بنفش ، آبی و سبز را تولید می کنند . در مقابل نور مقاومت خوبی از خود نشان نمی دهند ولی در عوض اغلب الیاف را توسط آنها می توان رنگ نمود . رنگ های تری فنیل متان و دی فنیل متان از عمده ترین رنگ های کاتیونی می باشند . سیستم کروموفوری آن شامل کربن مرکزی بوده که سه حلقه آروماتیک به آن متصل است . رنگ و خواص ترکیب بستگی به نوع و تعداد آکسوکرومهایی از قبیلNR2 - OH – ( آریل آلکیل ، آریل یا آلکیل = R ) و غیره در سه محل پارا خواهد داشت . نمونه هایی از این رنگ ها سبز مالاکیت ، بنفش کریستال و آبی میکرل هیدرول می باشد . این رنگ ها برای رنگرزی پشم ، ابریشم ، پنبه دندانه دار شده با تانن و الیاف آکریلیک به کار می روند .
3 – رنگ های مستقیم
از آنجایی که این رنگ ها بدون دندانه به کار برده می شوند ، لذا به رنگ های مستقیم معروف هستند . این دسته رنگ های آنیونی بوده که در محیط آبکی شامل الکترولیت برای رنگرزی الیاف سلولزی مصرف می شوند . در ضمن بعضی از این رنگ ها توسط واکنشهای آزوتاسیون مستقیماً بر روی الیاف ظاهر می گردند .
4 – رنگ های دیسپرس
این رنگ ها که از نوع شیمیایی آزو ، آنتراکینونی و نیترو می باشند ، اغلب دارای گروه های آمینو یا آمینوی استخلاف شده هستند . ولی گروه های قابل حل نظیر اسید سولفونیک ندارند و در محیط های آبکی همراه با مواد دیسپرس کننده به کار می روند . موارد استعمال اصلی این رنگ ها در رنگرزی استات سلولز ، نایلئن ، پلی استر ، الیاف آکریلیک ، پشم و الیاف پلی آمیدی است .
5 – رنگ های گوگردی
این رنگ ها که عمدتاً برای رنگرزی الیاف سلولزی به کار می روند دارای ثبات متوسط در مقابل اکثر عوامل خارجی هستند . نمونه های سیاه ، سبز ، آبی و قهوه ایی این رنگ ها ثبات خوبی در مقابل نور از خود نشان می دهند . آنها رنگ های غیر قابل حل در آب هستند که شامل گوگرد در سیستم کروموفری و هم جزء زنجیر پلی سولفید می باشند . این رنگ ها معمولاً در حمام سولفید سدیم به کار رفته و می توانند به فرم قابل حل در آب احیاء گردند و توسط هوا ، اکسیداسیون دوباره رنگ دوباره بر روی الیاف انجام می پذیرد .
6 – رنگ های خمی
این رنگ ها که گروه بزرگی را تشکیل می دهند عمدتاً از انواع شیمیایی آنتراکینونی ، نیلی گوگردی می باشند . این رنگ ها نامحلول بوده و به کمک سود کوستیک و سدیم هیدروسولفیت احیاء می شوند و به صورت لوکوی محلول در می آیند . این لوکو جذب لیف شده توسط اکسیداسیون ( در بعضی موارد به کمک اکسیزن هوا و در بعضی موارد توسط بیکرومات پتاسیم ) مجدداً به شکل نامحلول در داخل لیف در می آید . این رنگ ها در درجه اول برای رنگرزی پنبه و در درجه دوم برای پشم ، ابریشم و استات سلولز مورد استفاده قرار می گیرند .
7 – رنگ های آزوئیک
این رنگ ها ، رنگ های آزوی غیر قابل حل می باشند که بر روی الیاف تشکیل می گردند و اغلب از ترکیبات نفتل ها و مشتقاتشان با نمک های دی آزونیم حاصل می شوند .ثبات این نوع رنگ ها در روی الیاف سلولزی نظیر پنبه در مقابل نور و شستشو بسیار ساده است .
8 – رنگ های راکتیو
این رنگ ها در سالهای اخیر کشف شده است و از مشخصات آنها وجود یک اتم و یا مجموعی از اتم های مستعد فعل و انفعالات مانند NH2 OH CL می باشد که با عامل هیدروکسیل سلولز و یا عامل آمین و آمید پشم و بالاخره با الیاف سنتتیک مشابه واکنش می دهد . مواد رنگرزی راکتیو هم اکنون از اهمیت قابل توجهی برای رنگرزی الیاف سلولزی ، به تنهایی و یا در مخلوط با دیگر الیاف برخوردارند. آنها همچنین برای رنگرزی الیاف پشمی و ابریشمی نیز به کار می روند . گروه کوچکی از مواد رنگرزی دیسپرس راکتیو به نام پرسینیل قابل استفاده برای رنگرزی نایلونها هستند .
9 – رنگ های دندانه ایی ( رنگ های کروم دار یا متا کروم )
این رنگ ها شامل انواع شیمیایی آزو و آنتراکینونی می باشند . بعضی از رنگ های اسیدی نیز با فلزات کمپلکس و بر روی الیاف لاک تولید می نمایند ( به عنوان مثال با کروم ) که دارای مقاومتی بهتر از رنگ اسیدی در مقابل آب و رطوبت می باشد . رنگ های کمپلکس فلزی همان لاکهای کروم دار است که از کمپلکس فلزی رنگ های دی هیدروکسی تهیه شده و برای رنگرزی پشم و الیاف پلی آمیدی به کار می روند . رنگ های کمپلکس فلزی بر حسب کاربدشان در حمام های مختلف رنگرزی به دو دسته تقسیم می شوند :
الف ) رنگ های فلزی با رنگرزی در محیط اسیدی ( رنگ های آزو با فلز کروم به نسبت 1:1)
ب ) رنگ های فلزی با رنگرزی در محیط خنثی ( رنگ های آزو با فلزات کروم یا کبالت به نسبت 2:1 )
10 – پیگمنت ها
اساس کاربرد پیگمنت ها برای رنگ کردن الیاف نساجی کاملاً با طبقات مواد رنگرزی ذکر شده که در آنها نفوذ مولکول ماده رنگرزی به داخل لیف یک مرحله اساسی فرآیند رنگرزی می باشد ، متفاوت است . پیگمنت ها چون از نظر فیزیکی دارای ذرات درشت غیر محلول در آب می باشند ، بنابراین آنها را نمی توان در هر مرحله ای از فرآیند نساجی به داخل لیف وارد کرد . به هر حال پیگمنت ها را می توان در طی تولید الیاف با مواد تشکیل دهنده الیاف که به صورت پلیمر می باشد ، قبل از عمل ریسندگی که منجر به تشکیل فیلامنت ها می گردد مخلوط نمود . چنین فرآیندی را رنگ کردن توده پلیمری می نامند . کالای رنگ شده ثبات شستشویی بالایی دارد . این روش به رنگ کردن الیاف مصنوعی محدود شده است .
11 – درخشان کننده های فلورسنتی
این مواد ترکیبات بی رنگی هستند که تشعشعات ماوراء بنفش را جذب نموده و تبدیل به تشعشعات نور مریی که معمولاً بین طیف آبی تا بنفش می باشند می نمایند . هنگامیکه این مواد را برای سفید کردن کالاهای نساجی به کار می برند ، به خاطر نور آبی منتشر شده از سطح کالای نساجی اثر زردی کالا را خنثی می کنند . به طوریکه مقدار کلی نور منتشر شده را افزایش داده و کالا سفیدتر و درخشان تر به نظر می رسد . درخشان کننده های فلورسنتی به معرفهای آبی کننده قدیمی مثل اولترامارین متیل بنفش برتری دارند . این مواد به مقدار زیاد در تهیه صابون و پودر های رختشویی مصرف می شوند . به منظور رنگرزی در درجه اول برای پنبه و در درجه دوم برای پشم و نایلون به کار می روند .
رنگها را معمولا براساس خواص آنها و ساختمان ماده اصلی (ساختمان شیمیایی مواد) طبقه بندی می‌کنند. روش دیگر طبقه بندی رنگها براساس روش مصرف آنها در رنگرزی می‌باشد. روش و تکنیک رنگرزی به ساختمان ، طبیعت الیاف یا شئ مورد رنگرزی بستگی دارد. به عبارت دیگر رنگرزی پشم و ابریشم و دیگر الیاف به دست آمده از حیوانات با رنگرزی پنبه و الیاف به دست آمده از گیاهان تفاوت دارد.
نقش ساختمان شیمیایی الیاف در تعیین رنگ مورد نیاز
در رنگرزی همیشه ساختمان شیمیایی الیاف تعیین کننده نوع رنگ مورد نیاز و تکنیک رنگرزی می‌باشد. به عنوان مثال الیاف حیوان مانند پشم و ابریشم از پروتئین تشکیل شده‌اند و دارای گروههای اسیدی و بازی می‌باشند. این گروهها نقاطی هستند که در آنها مولکول رنگ خود را به الیاف متصل می‌کند. پس برای رنگرزی این گونه الیاف باید از رنگهایی که دارای بنیان اسیدی و بازی هستند استفاده کرد.
پنبه یک کربوهیدرات می‌باشد و تنها محتوی پیوندهای خنثای اتری و گروههای هیدروکسیل است. در این نقاط پیوندهای هیدروژنی بین الیاف و رنگ ایجاد می‌شود. پس باید از رنگهای متناسب با خصوصیات الیاف پنبه‌ای استفاده کرد. متصل کردن رنگ به الیاف مصنوعی و سنتزی مانند پلی اولفین‌ها و هیدروکربنها که کاملا عاری از گروههای قطبی هستند، تکنیک و روش دیگری را می‌طلبد. بر اساس روش رنگرزی به صورت زیر دسته‌بندی می‌شود.
رنگهای مستقیم یا رنگهای جوهری
این دسته از رنگها دارای گروهها و عوامل قطبی مانند عوامل اسیدی و بازی هستند و با استفاده از این گروهها ، رنگ با الیاف ترکیب می‌شود. برای رنگرزی پارچه با اینگونه رنگها فقط کافی است که پارچه را در محلول آبی و داغ رنگ فرو ببریم. اسید پیکریک و ماریتوس زرد از جمله این رنگها هستند. هر دو رنگ ، اسیدی بوده و با گروههای آمینه الیاف پروتئینی ترکیب می‌شوند. نایلون نیز که یک پلی‌آمید است، با این رنگها قابل رنگرزی است.
رنگ دانه‌ای
این دسته از رنگها شامل ترکیباتی هستند که می‌توانند با برخی از اکسیدهای فلزی ترکیب شده و نمکهای نامحلول و رنگی که لاک نامیده می‌شوند، تشکیل دهند. روش رنگرزی با این رنگها از کهن‌ترین روشهای تثبیت رنگ روی الیاف بوده است. این رنگها بیشتر برای رنگرزی ابریشم و پنبه بکار می‌رود. در رنگرزی با رنگهای دانه‌ای پارچه یا الیاف ، رنگی به نظر می‌رسند. چون الیاف توسط لایه‌ای از رسوب رنگین پوشانده می‌شود. برای ایجاد دندانه روی رنگها معمولا از اکسیدهای آلومینیوم ، کروم و آهن استفاده می‌شود. آلیزارین نمونه‌ای از این رنگها می‌باشد.
رنگ خمیری
رنگ خمیری ماده‌ای است که در شکل کاهش یافته ، محلول در آب بوده و ممکن است بی‌رنگ هم باشد. در این حالت الیاف به این رنگ آغشته شده و پس از جذب رنگ توسط الیاف ، آنها را از خمره خارج کرده و در معرض هوا با یک ماده شیمیایی اکسید کننده قرار می‌دهند. در این مرحله رنگ اکسید شده و به صورت رنگین و نامحلول در می‌آید. رنگهای باستانی ایندیگو و تیریان از این جمله‌اند.
رنگ واکنشی
این رنگها که تحت عنوان رنگهای ظاهر شونده هم شناخته می‌شوند، در درون خود پارچه ، تشکیل شده و ظاهر می‌گردند. مثال مهمی از این گروه رنگها ، رنگهای آزو می‌باشند. رنگرزی با این رنگها به این صورت است که پارچه را در محلول قلیایی ترکیبی که باید رنگ در آن مشتق شود (فنل یا نفتول) فرو می‌بریم. سپس پارچه را در محلول سرد آمین دی ازت دار شده در داخل خود الیاف انجام شده و رنگ تشکیل می‌گردد. به رنگی که به این صورت حاصل می‌شود رنگ یخی نیز می‌گویند، زیرا برای پایداری و جلوگیری از تجزیه نمک دی آزونیوم دمای پائین ضرورت دارد.
رنگ پخش شونده
این دسته از رنگها در خود الیاف محلول هستند، اما در آب نامحلول می‌باشند. رنگهای پخش شونده در رنگرزی بسیاری از الیاف سنتزی بکار می‌روند. به این الیاف گاهی اوقات الیاف آبگریز نیز گفته می‌شود. معمولا ساختمان شیمیایی آنها فاقد گروههای قطبی است. روش رنگرزی به اینگونه است که رنگ به صورت پودر نرم در بعضی از ترکیبات آلی مناسب (معمولا ترکیبات فنل) حل می‌شود و در دما و فشار بالا در حمام‌های ویژه به الیاف منتقل می‌شود
Sagar