تاریخچه رنگ راکتیو
سابقه استفاده از مواد رنگی توسط انسان به دوران غارنشینی می رسد.
اولین کاربرد واقعی و عملی مواد رنگی را می توان در ساختن کشتی نوح مربوط دانست که برای جلوگیری از نفوذ آب و پوسیدگی آن از مواد رنگی استفاده شده بود. بعدها از مواد رنگی برای حفاظت چوب از پوسیدگی در بناهای چوبی و زمانی که استفاده از وسایل آهنی متداول شد. برای جلوگیری از زنگ زدن آنها استفاده می شد .
اجزای تشکیل دهنده رنگ ها هر رنگ اصولا از دو قسمت اصلی تشکیل شده است که عبارتند از:
رنگ دانه :
که ماده رنگی نامحلول در آن است ( خاک رس ناخالص رنگی و پودر برف از سنگهای رنگی به عنوان اولین رنگ دانه ها مورد استفاده انسان قرار می گرفتند ).
محمل رنگها:
مایعی است که با رنگ دانه مخلوط شده کاربرد آنرا آسان می کند و در چسبیدن آن کمک می کند ( از سفیده تخم مرغ چسب عسل محلول قند به عنوان محمل های رنگ استفاده می شد. امروزه متداول ترین محمل های رنگ دانه ها را آب یا روغن تشکیل می دهد. از اینرو رنگ ها را به دو دسته رنگهای روغنی و رنگهای آلی تقسیم می کنند.
رنگ چیست ؟
تاثیر فیزیکی و روانی است که پس از باز تابش نور از جسم به چشم ما میرسد .
توسط ۳ فاکتور بیان میشود :
۱ – فام : بیانگر نوع رنگ میباشد . ( زرد – قرمز- آبی و….. )
۲- عمق : نشاندهنده کمرنگ و پررنگ بودن میباشد .
۳- خلوص : شفافیت رنگ را بیان مینماید
مواد رنگرزاي مصرفي در نساجي به دو گروه اصلي و هر گروه به چند شاخه فرعي تقسيم شده است .
الف – مواد رنگزاي گروه اول – تمام مواد رنگرزي در اين گروه در آب محلول هستند به جز مواد رنگرزي ديسپرس كه خيلي جزيي محلول مي باشند و شامل مواد رنگرزي اسيدي ، مستقيم، بازي و ديسپرس هستند.
ب- مواد رنگرزي گروه دوم – تمام مواد رنگرزي در اين گروه در آب نامحلول هستند كه به گروههاي فرعي ديگري تقسيم مي شوند:
۱)مواد رنگرزي در نهايت به صورت ذرات بزرگ نامحلول در آب بر روي الياف ايجاد مي شوند و شامل مواد رنگرزي گوگردي ، خمي و آزوئيك است .
۲ )با الياف پيوند كوالانسي تشكيل مي دهند و شامل مواد رنگرزي راكتيو مي باشد
۳ ) مواد رنگرزيي كه با دندانه هاي فلزي روي الياف به كار مي روند و شامل مواد رنگرزي كرومي ، يا متاكروم هستند .
۴ ) ذرات غير قابل حل در داخل ليف محاط مي شوند و به خاطر اندازه و بي اثر بودنشان فرآيند برگشت ناپذير است .
– درخشان كننده هاي فلورسنتي
۱ – رنگ هاي اسيدي
مهمترين مصرف اين رنگ ها در رنگرزي پشم بوده ولي گاهي براي رنگرزي ابريشم ، پلي آميدها ، آكريليك و الياف پروتئيني ديگر نيز به كار مي روند . معمولاً محيط حمام رنگرزي اين اسيدي و شامل اسيد سولفوريك ، فرميك و استيك مي باشد ولي گاهي بعضي از آنها در محيط هاي خنثي و كمي قليايي نيز به كا برده مي شوند . از نظر شيميايي رنگهاي اسيدي شامل رنگ هاي آزو ، آنتراكينوني ، تري فنيل متان ، آزين ، گزنتين ، كينون ، ايمين ، نيترو و نيتروزو مي باشند . مقاومت اين نوع رنگ ها بسيار متغير است و به ساختمان شيميايي آنها بستگي دارد . اين رنگ ها بر روي انواع مختلف پشم ، نخ ، نمد ، آستري و گاهي ابريشم ، پلي آميدها ، الياف آكريليك و الياف پروتئيني رنگهاي روشن ايجاد مي نمايند .
۲ – رنگ هاي بازي
اين رنگ ها كه از نظر شيميايي به رنگ هاي كاتيوني معروف هستند ، به صورت نمك بوده و سيستم كروموفريك آن در قسمت كاتيون مي باشد . اين رنگ ها از اولين رنگ هاي سنيتيك بوده ولي امروزه به مقدار خيلي زياد تهيه مي شوند . رنگ هاي بازي از شفافيت به خصوصي بر خوردار هستند و رنگ هاي قرمز ، بنفش ، آبي و سبز را توليد مي كنند . در مقابل نور مقاومت خوبي از خود نشان نمي دهند ولي در عوض اغلب الياف را توسط آنها مي توان رنگ نمود . رنگ هاي تري فنيل متان و دي فنيل متان از عمده ترين رنگ هاي كاتيوني مي باشند . سيستم كروموفوري آن شامل كربن مركزي بوده كه سه حلقه آروماتيك به آن متصل است . رنگ و خواص تركيب بستگي به نوع و تعداد آكسوكرومهايي از قبيلNR2 – OH – ( آريل آلكيل ، آريل يا آلكيل = R ) و غيره در سه محل پارا خواهد داشت . نمونه هايي از اين رنگ ها سبز مالاكيت ، بنفش كريستال و آبي ميكرل هيدرول مي باشد . اين رنگ ها براي رنگرزي پشم ، ابريشم ، پنبه دندانه دار شده با تانن و الياف آكريليك به كار مي روند .
۳ – رنگ هاي مستقيم
از آنجايي كه اين رنگ ها بدون دندانه به كار برده مي شوند ، لذا به رنگ هاي مستقيم معروف هستند . اين دسته رنگ هاي آنيوني بوده كه در محيط آبكي شامل الكتروليت براي رنگرزي الياف سلولزي مصرف مي شوند . در ضمن بعضي از اين رنگ ها توسط واكنشهاي آزوتاسيون مستقيماً بر روي الياف ظاهر مي گردند .
۴ – رنگ هاي ديسپرس
اين رنگ ها كه از نوع شيميايي آزو ، آنتراكينوني و نيترو مي باشند ، اغلب داراي گروه هاي آمينو يا آمينوي استخلاف شده هستند . ولي گروه هاي قابل حل نظير اسيد سولفونيك ندارند و در محيط هاي آبكي همراه با مواد ديسپرس كننده به كار مي روند . موارد استعمال اصلي اين رنگ ها در رنگرزي استات سلولز ، نايلئن ، پلي استر ، الياف آكريليك ، پشم و الياف پلي آميدي است .
۵ – رنگ هاي گوگردي
اين رنگ ها كه عمدتاً براي رنگرزي الياف سلولزي به كار مي روند داراي ثبات متوسط در مقابل اكثر عوامل خارجي هستند . نمونه هاي سياه ، سبز ، آبي و قهوه ايي اين رنگ ها ثبات خوبي در مقابل نور از خود نشان مي دهند . آنها رنگ هاي غير قابل حل در آب هستند كه شامل گوگرد در سيستم كروموفري و هم جزء زنجير پلي سولفيد مي باشند . اين رنگ ها معمولاً در حمام سولفيد سديم به كار رفته و مي توانند به فرم قابل حل در آب احياء گردند و توسط هوا ، اكسيداسيون دوباره رنگ دوباره بر روي الياف انجام مي پذيرد .
۶ – رنگ هاي خمي
اين رنگ ها كه گروه بزرگي را تشكيل مي دهند عمدتاً از انواع شيميايي آنتراكينوني ، نيلي گوگردي مي باشند . اين رنگ ها نامحلول بوده و به كمك سود كوستيك و سديم هيدروسولفيت احياء مي شوند و به صورت لوكوي محلول در مي آيند . اين لوكو جذب ليف شده توسط اكسيداسيون ( در بعضي موارد به كمك اكسيزن هوا و در بعضي موارد توسط بيكرومات پتاسيم ) مجدداً به شكل نامحلول در داخل ليف در مي آيد . اين رنگ ها در درجه اول براي رنگرزي پنبه و در درجه دوم براي پشم ، ابريشم و استات سلولز مورد استفاده قرار مي گيرند .
۷ – رنگ هاي آزوئيك
اين رنگ ها ، رنگ هاي آزوي غير قابل حل مي باشند كه بر روي الياف تشكيل مي گردند و اغلب از تركيبات نفتل ها و مشتقاتشان با نمك هاي دي آزونيم حاصل مي شوند .ثبات اين نوع رنگ ها در روي الياف سلولزي نظير پنبه در مقابل نور و شستشو بسيار ساده است .
۸ – رنگ هاي راكتيو
اين رنگ ها در سالهاي اخير كشف شده است و از مشخصات آنها وجود يك اتم و يا مجموعي از اتم هاي مستعد فعل و انفعالات مانند NH2 OH CL مي باشد كه با عامل هيدروكسيل سلولز و يا عامل آمين و آميد پشم و بالاخره با الياف سنتتيك مشابه واكنش مي دهد . مواد رنگرزي راكتيو هم اكنون از اهميت قابل توجهي براي رنگرزي الياف سلولزي ، به تنهايي و يا در مخلوط با ديگر الياف برخوردارند. آنها همچنين براي رنگرزي الياف پشمي و ابريشمي نيز به كار مي روند . گروه كوچكي از مواد رنگرزي ديسپرس راكتيو به نام پرسينيل قابل استفاده براي رنگرزي نايلونها هستند .
۹ – رنگ هاي دندانه ايي ( رنگ هاي كروم دار يا متا كروم )
اين رنگ ها شامل انواع شيميايي آزو و آنتراكينوني مي باشند . بعضي از رنگ هاي اسيدي نيز با فلزات كمپلكس و بر روي الياف لاك توليد مي نمايند ( به عنوان مثال با كروم ) كه داراي مقاومتي بهتر از رنگ اسيدي در مقابل آب و رطوبت مي باشد . رنگ هاي كمپلكس فلزي همان لاكهاي كروم دار است كه از كمپلكس فلزي رنگ هاي دي هيدروكسي تهيه شده و براي رنگرزي پشم و الياف پلي آميدي به كار مي روند . رنگ هاي كمپلكس فلزي بر حسب كاربدشان در حمام هاي مختلف رنگرزي به دو دسته تقسيم مي شوند :
الف ) رنگ هاي فلزي با رنگرزي در محيط اسيدي ( رنگ هاي آزو با فلز كروم به نسبت ۱:۱)
ب ) رنگ هاي فلزي با رنگرزي در محيط خنثي ( رنگ هاي آزو با فلزات كروم يا كبالت به نسبت ۲:۱ )
۱۰ – پيگمنت ها
اساس كاربرد پيگمنت ها براي رنگ كردن الياف نساجي كاملاً با طبقات مواد رنگرزي ذكر شده كه در آنها نفوذ مولكول ماده رنگرزي به داخل ليف يك مرحله اساسي فرآيند رنگرزي مي باشد ، متفاوت است . پيگمنت ها چون از نظر فيزيكي داراي ذرات درشت غير محلول در آب مي باشند ، بنابراين آنها را نمي توان در هر مرحله اي از فرآيند نساجي به داخل ليف وارد كرد . به هر حال پيگمنت ها را مي توان در طي توليد الياف با مواد تشكيل دهنده الياف كه به صورت پليمر مي باشد ، قبل از عمل ريسندگي كه منجر به تشكيل فيلامنت ها مي گردد مخلوط نمود . چنين فرآيندي را رنگ كردن توده پليمري مي نامند . كالاي رنگ شده ثبات شستشويي بالايي دارد . اين روش به رنگ كردن الياف مصنوعي محدود شده است .
۱۱ – درخشان كننده هاي فلورسنتي
اين مواد تركيبات بي رنگي هستند كه تشعشعات ماوراء بنفش را جذب نموده و تبديل به تشعشعات نور مريي كه معمولاً بين طيف آبي تا بنفش مي باشند مي نمايند . هنگاميكه اين مواد را براي سفيد كردن كالاهاي نساجي به كار مي برند ، به خاطر نور آبي منتشر شده از سطح كالاي نساجي اثر زردي كالا را خنثي مي كنند . به طوريكه مقدار كلي نور منتشر شده را افزايش داده و كالا سفيدتر و درخشان تر به نظر مي رسد . درخشان كننده هاي فلورسنتي به معرفهاي آبي كننده قديمي مثل اولترامارين متيل بنفش برتري دارند . اين مواد به مقدار زياد در تهيه صابون و پودر هاي رختشويي مصرف مي شوند . به منظور رنگرزي در درجه اول براي پنبه و در درجه دوم براي پشم و نايلون به كار مي 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
پژوهش در زمينه رنگ، رزين و روكش‌هاي سطح و كاربردهاي متنوع اين مواد در صنايع مختلف، در گروه رنگ و روكش‌هاي سطح پژوهشگاه پليمر ايران انجام مي‌گيرد. در اين راستا گروه رنگ پژوهشگاه از طريق همكاري با صنايع مختلف طرح‌هاي مشتركي را بصورت طرح‌هاي ملي، صنعتي و پژوهشي در دست مطالعه و اجرا دارد.
تحقيقات در زمينه ارائه دانش فني و فرمولاسيون‌هاي روكش‌هاي سطح، اعم از سيستم‌هاي پايه آبي، حلالي، پودري و مركب‌هاي چاپ، ارائه سرويس و خدمات علمي و فني و تدوين استانداردهاي صنعتي در زمينه رنگ، روكش و چسب در اين گروه انجام مي‌گيرد. همچنين با توجه به كاربردهاي متنوعي كه مواد از قبيل چسب و رزين در صنايع مختلف دارند و در راستاي اعتلاي صنايع رزين كشور، بخش ديگري از فعاليت اين گروه در اين زمينه انجام مي‌گيرد. طراحي خط توليد نيمه صنعتي رزين، ارائه تكنيك‌هاي رزين در صنايع چسب و رزين، منطبق كردن اين صنايع با مسائل زيست محيطي از طريق ترويج عدم استفاده از حلال‌ها و نيز ارائه سمينارها و دوره‌هاي آموزشي در زمينه رنگ، رزين و روكش‌هاي سطح از جمله ديگر فعاليت‌هاي اين گروه مي‌باشد.