تجزیه و تحلیل خصوصیات مهم کاربردی رنگزاهای راکتیو

ترجمه: آزاده موحد

به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز، محبوبیت این گروه به دلیل ایجاد رنگ های درخشان، ثبات رنگی خوب و قیمت رقابت پذیر آن هاست. فرایند رنگرزی با رنگزاهای راکتیو می تواند فرایند بچ یا مداوم باشد. در زیر به روش رنگرزی بچ می پردازیم.

رنگزاهای راکتیو به دلایل اقتصادی و زیست محیطی باید درجه تثبیت بالایی بر روی الیاف سلولزی داشته باشند و رنگزاهای هیدرولیز شده و تثبیت نشده نیز باید به آسانی از روی پارچه شسته شوند تا مصرف آب و انرژی بالا نباشد. در این مقاله 21 رنگزای راکتیو (7 رنگزای زرد، 7 رنگزای قرمز و 7 رنگزای آبی) در فرایند رنگرزی الیاف سلولزی به روش رمق کشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.

رنگزاهای مورد بررسی از میان رنگزاهای متداول عرضه شده توسط تامین کنندگان مختلف و رنگزاهایی که در مرحله توسعه قرار دارند و هنوز تجاری سازی نشده اند، انتخاب شده اند. گروه های فعال این رنگزاها شامل هالوژن حاوی ترکیبات هتروسیکلیک یا ناجورحلقه و همچنین گروه های عامل وینیل سولفون می باشد.

کالاهای مورد رنگرزی در این آزمایش کالاهای صددرصد پنبه ای کشباف بودند که با نسبت حجم حمام به کالای 10:1 و در سه عمق مختلف(عمق استاندارد 1/3،1/9و 1/1) رنگرزی شده اند. رنگرزی در ماشین رنگرزی Mathis Colorstar که به مونیتور حمام رنگرزی Mathis SmartLiquor (محصول کمپانی سوییسی Mathis AG) متصل بود، انجام شد. از مونیتور همچنین برای بررسی رمق کشی و تثبیت رنگزا نیز استفاده می شد.

ما برای بررسی داده های تجربی پنج خصوصیت کاربردی را تعریف کرده ایم:

• افینیتی یا رنگ پذیری در حالت خنثی: مقدار رمق کشی به صورت درصدی درست پیش از اضافه کردن قلیایی.
• رمق کشی نهایی: مقدار رمق کشی به صورت درصدی در پایان فاز قلیایی.
• راندمان تثبیت: درصد رنگزای رمق کشی شده و همچنین تثبیت شده بر روی الیاف.
• سرعت تثبیت: میانگین سرعت رمق کشی در دقیقه به صورت درصدی در پنج دقیقه نخست پس از اضافه کردن قلیایی.
• آبکشی: پارامتری که از روی غلظت رنگزای موثر در طول فرایند شستشو محاسبه می شود. اگر کل رنگزای تثبیت نشده در شستشوی اول از پارچه جدا شد، مقدار این پارامتر 100 خواهد بود(آبکشی بهینه). اگر رنگزای تثبیت نشده در آخرین شستشو به طور کامل از پارچه جدا شد، مقدار پارامتر 6 است(بدترین آبکشی). بنابراین هرچه مقدار این پارامتر بالاتر باشد یعنی فرایند آبکشی راحت تر انجام شده است.

توجه داشته باشید که این پارامترها برای هر رنگزا دارای مقادیر ثابتی نمی باشند اما بسته به مقدار رنگزا و همچنین روش به کارگیری(نمک، نسبت حجم حمام به کالا، قلیایی) تغییر می کنند.

رنگزاها

شکل 1 نشان می دهد که رمق کشی در حالت خنثی، رمق کشی نهایی و تثبیت به طور میانگین با افزایش مقدار رنگزا کاهش پیدا می کنند. در مقادیر رنگی متوسط(عمق رنگی 1/3) حدود دوسوم رنگزای به کاررفته بر روی الیاف تثبیت می شود.

در کل رمق کشی خنثی(پس از اضافه کردن نمک) و رمق کشی نهایی(در پایان فاز قلیایی) به هم مرتبطند(شکل 2).

همان طور که احتمالا انتظار می رود، رمق کشی بالا(رمق کشی نهایی) با تثبیت بالا در ارتباط است(شکل 3).

با این وجود جالب اینجاست که با افینیتی در حالت خنثی ارتباطی ندارد(شکل 4).

همچنین جالب است که بدانیم با وجود این که رمق کشی نهایی با تثبیت در ارتباط است اما با راندمان تثبیت ارتباطی ندارد(شکل 5)

برای مثال رنگزاهایی با رمق کشی نهایی بالا لزوما دارای راندمان تثبیت بالا نیستند. رمق کشی نهایی بالا باعث می شود تا آبکشی رنگزا دشوارتر باشد(شکل 6)

اما هیچ گونه ارتباطی بین راندمان تثبیت و آبکشی مشاهده نشده است(شکل 7).

رنگزاهایی با راندمان تثبیت بالا معمولا دارای سرعت تثبیت پایین تری هستند اما این ارتباط ضعیف است(شکل 8). این ارتباط در مورد رنگزایی با سرعت تثبیت فوق العاده زیاد از 0/18 به 0/22 افزایش می یابد.

رنگزای Red4  در شرایط استفاده از یک محصول نرمال شده به عنوان یک شاخص عملکرد ساده برای تثبیت و آبکشی، دارای بهترین عملکرد کلی بوده است(شکل 9).

تجربیات به دست آمده با استفاده از این رنگزا به صورت دایره های قرمز و بزرگ شده در شکل های 2 تا 8 نشان داده شده است. این رنگزا دارای رمق کشی خنثی نسبتا پایین با رمق کشی نهایی متوسط، راندمان تثبیت بسیار بالا و آبکشی بسیار خوب می باشد.

وینیلیزاسیون

دو رنگزای زرد و قرمز حاوی گروه های فعال سولفاتو-اتیل-سولفون(SES) را پیش از اضافه کردن به حمام رنگرزی به فرم وینیلی تبدیل می کنیم. وینیلیزاسیون با استفاده از سود سوزآور به عنوان قلیایی در PH بین 11 و 11/5 و دمای c° 30 و به مدت 30 دقیقه انجام می شود. برای عملیات خنثی سازی بعدی نیز از اسید استیک استفاده می شود.

انتظار می رود که این عملیات باعث افزایش افینیتی و در نتیجه رمق کشی در حالت خنثی شود. جدول 1 نشان می دهد که این امر در مورد رنگ زرد صدق می کند اما وینیلیزاسیون در مورد رنگ قرمز تاثیری ندارد. این فرضیه با توجه به این واقعیت که تنها مقدار کمی از قلیایی در طول عملیات وینیلیزاسیون مصرف شده، تقویت می شود. در مورد رنگزای قرمز افت قابل توجه تثبیت رنگزا نشان می دهد که درصد بالایی از رنگزا در طول فرایند وینیلیزاسیون هیدرولیز شده است. این افت در مورد رنگزای زرد نیز مشاهده شد اما مقدار آن کم بود.

جدول1-تاثیر وینیلیزاسیون بر خصوصیات کاربردی

ترکیب های رنگی

در مقایسه خصوصیات کاربردی رنگرزی با یک رنگزا و رنگرزی با همان رنگزا در ترکیبی مساوی با رنگزاهای دیگر، می توان مشاهده کرد که تثبیت بعضی از رنگزاها به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد(برای مثال رنگزای زرد 3 و آبی 7 در جدول 2) در حالی که رنگزاهای دیگر(برای مثال قرمز 1) شاخص تثبیت تا بیش از 10 درصد افت پیدا می کند.

جدول 2-یک رنگزا در مقابل ترکیب رنگی(در پرانتز درصد رنگزا omf)

از مطالب بالا به طور خلاصه می توان چنین نتیجه گرفت: برای دستیابی به تثبیت بالا در رنگرزی باید رمق کشی نهایی بالا باشد و افینیتی بالا در حالت خنثی نیاز نیست. از آن جایی که رمق کشی نهایی بالا باعث می شود تا برداشتن رنگزاهای اضافی از روی پارچه در طول فرایند آبکشی دشوار شود، برای رسیدن به خواص کاربردی مطلوب باید بین این دو عامل توازن برقرار شود.

داده ها همچنین نشان داده است که راندمان تثبیت بالا لزوما با رمق کشی نهایی بالا حاصل نمی شود و مانعی نیز برای شستشو و آبکشی آسان نیست. به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز،  بنابراین راندمان تثبیت بالا گاها با شستشوی آسان در ارتباط نیز هست. علاوه بر آن بین راندمان تثبیت بالا و سرعت تثبیت پایین تر نیز رابطه ای وجود دارد. با این حال در تثبیت های بالا(بالای 80 درصد) هیچ گاه آبکشی ساده نخواهد بود. به همبن منظور احتمالا تمایل ذاتی رنگزای هیدرولیز شده به الیاف در مقایسه با رنگزای راکتیو باید کمتر باشد.

تاثیرپذیری یک رنگزا از متغیرهای موجود در فرایند رنگرزی نیز از جنبه قابلیت تکرارپذیری رنگرزی از اهمیت زیادی برخوردار است. ایده آل این است که این متغیرها تا حد امکان کمترین تاثیر را داشته باشند.