سیماب رزین
تأثیر فرآیند آهاردهی رزینی بر خواص رنگرزی

تأثیر فرآیند آهاردهی رزینی بر خواص رنگرزی

پارچه نساجی

پارچه‌های نساجی پس از بافت برای بهبود ویژگی‌های کاربردی و ظاهری تحت فرآیندهای تکمیلی مختلف قرار می‌گیرند. یکی از این فرآیندها، آهاردهی با رزین (تکمیل رزینی) است که به‌منظور افزایش مقاومت چروک، بهبود ابعاد، افزایش استحکام و ایجاد سایر خواص مطلوب انجام می‌شود. رزین‌های تکمیلی با ایجاد یک لایه یا شبکه روی الیاف، ساختار پارچه را پایدار کرده و خصوصیات مکانیکی آن را ارتقا می‌دهند. با این‌حال، پرسشی مهم در مهندسی نساجی این است که این تکمیل رزینی چه تأثیری بر خواص رنگرزی مانند جذب رنگ، یکنواختی، شدت رنگ و ثبات رنگ پارچه دارد. ثبات رنگ پارچه به توانایی رنگ در مقاومت در برابر شستشو، نور، سایش و سایر عوامل محیطی گفته می‌شود و یکی از شاخص‌های کیفیت منسوجات رنگی است.

آهاردهی با رزین

آهاردهی به‌طور کلی به اعمال موادی چسبنده بر سطح الیاف یا پارچه برای بهبود استحکام، کاهش پرز و افزایش قابلیت فرآوری گفته می‌شود. در تکمیل رزینی، از انواع رزین‌های مصنوعی بر روی پارچه استفاده می‌گردد. این رزین‌ها پس از خشک‌شدن و پخت، لایه‌ای شبکه‌ای یا فیلم‌مانند روی الیاف تشکیل می‌دهند که باعث تثبیت ساختار پارچه می‌شود. هدف اصلی از این فرآیند معمولاً بهبود خصوصیات فیزیکی مثل ضدچروک‌شدن یا ضدآب‌شدن است، اما به صورت جانبی می‌تواند بر ویژگی‌های رنگ پارچه نیز اثر بگذارد. رزین‌های تکمیلی شامل دسته‌های گوناگونی هستند؛ از رزین‌های حاوی فرمالدهید گرفته تا رزین‌های بدون فرمالدهید، رزین‌های سیلیکونی نرم‌کننده و پلی‌یورتان‌ها و رزین‌های اکریلیک را شامل می‌شوند. هر یک از این رزین‌ها به شکل متفاوتی با رنگ واکنش داده یا روی سطح آن قرار می‌گیرند که در ادامه شرح داده خواهد شد.

 

آهاردهی با رزین
آهاردهی با رزین

 

خواص رنگرزی پارچه

منظور از خواص رنگرزی، ویژگی‌هایی است که مرتبط با نحوه جذب و نگهداری رنگ در لیف هستند. برای مثال می‌توان به قابلیت جذب رنگ (رنگ‌پذیری)، خلوص رنگ حاصل، یکنواختی رنگ در سطح پارچه و میزان تثبیت شیمیایی رنگ بر لیف اشاره کرد. این خواص تعیین می‌کنند که پارچه پس از رنگرزی چه ظاهر و کیفیتی خواهد داشت و رنگ تا چه حد به داخل ساختار لیف نفوذ کرده و پیوند خورده است. هر تغییری در ساختار فیزیکی یا شیمیایی لیف مانند ایجاد یک لایه رزینی می‌تواند بر سینتیک و ترمودینامیک رنگرزی اثر بگذارد و در نتیجه خواص را تغییر دهد.

 ثبات رنگ پارچه

ثبات یا دوام رنگ به مقاومت رنگ پارچه در برابر عوامل مختلف خارجی گفته می‌شود. مهم‌ترین انواع ثبات رنگ شامل ثبات شستشویی، ثبات نوری، ثبات سایشی یا مالشی و ثبات در برابر تعریق و عوامل شیمیایی مانند کلر در استخر یا اسید و باز است. اگر رنگ یک پارچه از ثبات کافی برخوردار نباشد، به مرور زمان و یا در مواجهه با این عوامل، شدت رنگ آن کاهش یافته و یا به پارچه‌های مجاور رنگ پس می‌دهد.

مکانیزم‌های اثرگذاری رزین بر رنگرزی

فرآیند تکمیل رزینی با ایجاد تغییراتی در سطح و ساختار لیف، می‌تواند بر جذب رنگ و تعامل میان رنگینه و الیاف تأثیر بگذارد. مهم‌ترین مکانیزم‌ها را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

ایجاد لایه فیزیکی بر سطح لیف

بسیاری از رزین‌ها پس از کاربرد، یک لایه پلیمری روی سطح الیاف تشکیل می‌دهند. این لایه می‌تواند به صورت یک پوشش پیوسته یا نیمه‌پیوسته سطح لیف را بپوشاند. اگر رزین قبل از رنگرزی اعمال شده باشد (مثلاً در موارد خاص که پارچه را ابتدا آهار رزینی می‌دهند و سپس رنگرزی می‌کنند)، این پوشش به عنوان مانعی فیزیکی در برابر نفوذ مولکول‌های رنگ عمل می‌کند. رنگ به سختی می‌تواند به داخل ساختار لیف نفوذ کرده و پیوند یابد و در نهایت جذب رنگ کاهش می‌یابد و خلوص رنگ حاصل کمتر از حالت معمول خواهد بود. حتی اگر رزین در مرحله آهار روی نخ‌های تار به‌کار رفته باشد و کاملاً در مرحله آماده‌سازی شسته نشده باشد، باقیمانده رزین می‌تواند به صورت نقاط غیرقابل نفوذ، رنگرزی یکنواخت را مختل کرده و لکه‌های روشن‌تر ایجاد کند. بنابراین حضور لایه رزینی پیش از رنگرزی، معمولاً اثری منفی بر میزان رنگ‌پذیری دارد و به همین دلیل در فرایندهای صنعتی استاندارد، اهار (سایز) معمولاً پیش از رنگرزی کاملاً حذف می‌گردد.

کاهش دسترسی شیمیایی گروه‌های فعال لیف

بسیاری از رزین‌های تکمیلی از نوع واکنش‌دهنده با لیف هستند. به عنوان مثال، رزین‌های فرمالدهیدی مانند دی‌متیلول‌دی‌هیدروکسی‌اتیلن اوره (DMDHEU) یا رزین‌های ملامین‌فرمالدهید، با گروه‌های عاملی سلولز (گروه‌های هیدروکسیل) پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند. این رزین‌ها اصطلاحاً موجب اتصال عرضی در الیاف پنبه می‌شوند و شبکه‌ای سه‌بعدی پیرامون زنجیرهای سلولز ایجاد می‌کنند. در اثر این شبکه‌سازی، تعداد زیادی از گروه‌های هیدروکسیل آزاد پنبه که در حالت عادی می‌توانند در فرآیند رنگرزی در برقراری پیوند با رنگینه مشارکت کنند، درگیر پیوند رزینی می‌شوند یا در فضای شبکه محصور می‌گردند. در نتیجه، مکان‌های اتصال رنگ کمتر شده یا دسترسی به آن‌ها دشوارتر می‌شود. به عنوان نمونه، اگر پارچه پنبه‌ای پیش از رنگرزی تحت تکمیل ضدچروک با رزین DMDHEU قرار گیرد، انتظار می‌رود که جذب رنگ مستقیم در آن نسبت به پارچه خام کاهش یابد؛ زیرا هم نفوذ مولکول‌های رنگینه درون لیف سخت‌تر شده و هم گروه‌های فعال کمتری برای پیوند با رنگ در دسترس است. این تاثیر منفی می‌تواند منجر به کاهش چشمگیر در خلوص رنگ و تغییر در ته‌رنگ پارچه گردد. بنابراین یکی از چالش‌های دیرینه در تکمیل‌های ضدچروک، افت رنگ‌پذیری لیف بوده است که پژوهشگران را واداشته برای حل آن روش‌هایی چون استفاده از افزودنی‌های خاص یا انجام همزمان رنگرزی و تکمیل را بررسی کنند.

تغییر خواص رطوبت‌گیری و تَر شوندگی لیف

ایجاد یک لایه رزینی بر سطح الیاف غالباً خاصیت آب‌دوستی آنها را کاهش داده و لیف را تا حدی آب‌گریز می‌کند. لیف پنبه خام تمایل بالایی به جذب آب و در نتیجه جذب محلول رنگ دارد، اما پس از یک تکمیل رزینی (به‌خصوص با برخی رزین‌های سیلیکونی یا تکمیل‌های ضدآب)، نرخ جذب رطوبت کاهش می‌یابد. این امر در مرحله رنگرزی می‌تواند موجب کاهش نفوذ موثر رنگینه به داخل لیف گردد؛ چون رنگینه‌ها عمدتاً در فاز آبی به داخل لیف حرکت می‌کنند. هرچه لیف آب‌گریزتر شود، زمان نفوذ طولانی‌تر و عمق نفوذ کمتر خواهد شد. در نتیجه ممکن است فقط سطح لیف رنگ بگیرد و مرکز لیف خالی بماند که این به کاهش استحکام پیوند رنگ و کاهش یکنواختی منجر می‌شود. البته میزان این اثر به نوع رزین بستگی دارد؛ برای مثال رزین‌های نانو سیلیکونی می‌توانند تا حدودی داخل لیف نفوذ کنند و اثر آب‌گریزی شدید ایجاد نکنند، در حالی که رزین‌های ماکروسیلیکون که عمدتاً روی سطح می‌مانند، آب‌گریزی بیشتری به سطح می‌دهند.

تعاملات شیمیایی مستقیم با رنگ

در برخی موارد خاص، رزین ممکن است مستقیماً با مولکول رنگ واکنش دهد یا بر آن اثر شیمیایی بگذارد. برای نمونه، رزین‌های حاوی فرمالدهید در حین پخت می‌توانند مقدار اندکی گاز فرمالدهید آزاد کنند. این فرمالدهید آزاد قادر است با گروه‌های آمینی برخی رنگینه‌ها (خصوصاً رنگ‌های بازیک یا برخی رنگ‌های واکنشی که گروه آمین آزاد دارند) وارد واکنش شود و ترکیبات جدیدی تشکیل دهد که ممکن است رنگ متفاوت یا خواص نوری متفاوتی داشته باشند. هرچند این واکنش‌ها در عمل عمدتاً جزئی هستند، اما می‌توانند موجب تغییر ته‌رنگ اندک در رنگ‌های حساس شوند. همچنین کاتالیزورهای اسیدی که برای پخت رزین‌های ضدچروک استفاده می‌شوند (مانند کلرید منیزیم برای DMDHEU) محیط بافتمایه را اسیدی می‌کنند. این محیط اسیدی حین پخت ممکن است باعث هیدرولیز برخی پیوندهای رنگینه (مثلاً پیوندهای اتر در رنگ‌های خمره‌ای یا پیوندهای ضعیف در برخی رنگ‌های گوگردی) شود و اندکی از رنگ را تخریب کند. نتیجه می‌تواند کاهش جزئی در شدت رنگ یا تغییر فام باشد. بنابراین شرایط پخت رزین (دما و کاتالیست) عامل مهمی در تعیین اثر نهایی بر رنگ است؛ دمای زیاد و کاتالیست قوی احتمال آسیب به رنگ را افزایش می‌دهد.

 

تعاملات شیمیایی مستقیم با رنگ
تعاملات شیمیایی مستقیم با رنگ

 

به طور خلاصه، مکانیزم‌های فوق نشان می‌دهند که اعمال رزین می‌تواند هم از نظر فیزیکی (با ممانعت مکانیکی و تغییر رطوبت‌دوستی) و هم از نظر شیمیایی (با کاهش گروه‌های فعال یا واکنش‌های جانبی) بر فرآیند رنگرزی اثر منفی بگذارد. بیشترین اثرات کاهنده معمولاً زمانی بروز می‌کند که رزین پیش از یا همزمان با رنگرزی اعمال شود. اما در صنعت نساجی، رویه رایج این است که رنگرزی ابتدا انجام شده و سپس تکمیل رزینی به عنوان مرحله نهایی اعمال گردد.

به این مقاله امتیاز بدهید!
ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.