تاثیر مواد شیمیایی بر الیاف طبیعی فرش

اسید غلیظ و قوی مانند اسید سولفوریک باعث هیدرولیز و شکستن پیوندهای پیتیدی – -CO-NH در زنجیره های پروتئینی پشم می شود.
گستردگی و دامنه هیدرولیز توسط اسید را نمی توان به طور دقیق مشخص نمود. در هر صورت شکستن اتصالات و پیوندهای پیتیدی باعث کوتاه شدن زنجیره ها و کاهش استحکام الیاف می شود .
در کل اثر اسید بر روی پشم به عواملی نظیر : غلظت – دما – زمان – نوع اسید بستگی دارد، به عنوان مثال : اسید سولفوریک رقیق (۱۰-۵) درصد حتی در دمای بالا اثر چندان زیادی بر روی پشم ندارد به همین دلیل، در عملیات کربونیزاسیون از اسیدسولفوریک رقیق استفاده می شود و یا حتی در رنگرزی پشم با رنگهای اسیدی یکنواخت شونده در دمای جوش تا (۴) درصد اسید نیز استفاده می شود. (نکته: کربونیزه کردن، از بین ناخالصیهای سلولزی پشم که بوسیله اسید انجام می شود).
اسید رقیق با گروههای انتهایی و جانبی و زنجیره های پیتیدی واکنش داده و گروه های سولفات و سولفامیک ایجاد می کنند. ایجاد این گروهها باعث جذب نشدن رنگ در آن نواحی می شود، بنابراین اگر عمل کربونیزاسیون بصورت نایکنواخت انجام داده شود احتمال رنگرزی نایکنواخت وجود دارد.
اسید غلیظ علاوه بر پیوندهای پیتیدی ، پیوندهای دی سولفیدی (اتصالات عرضی بین زنجیره ها) را نیز می شکند . شکسته شدن این پیوندها باعث افزایش حلالیت پشم در قلیا می شود.

اثر قلیا بر روی پشم:
میزان اثر قلیا بر روی الیاف پشم به غلظت – دما – زمان – نوع قلیا بستگی دارد. به عنوان مثال:
قلیای ضعیف مانند کربنات سدیم (na2co3) در دمای محیط برای شستشوی پشم ، همراه با صابون استفاده می شود . البته اگر غلظت کربنات زیاد باشد و مدت زمان واکنش نیز طولانی گردد ، میزان آسیب وارده به پشم زیاد خواهد بود.
محلول قلیای قوی خیلی غلیظ (سود سوز آور ۴۰-۳۷درصد) در دمای محیط در مدت زمان کوتاه (۵دقیقه) اثر تخریبی شدید بر روی پشم نشان نمی دهد ، بلکه فقط فلسهای پشم را جدا می کند از این روش در حدود (۴۰) سال قبل برای فلس زدایی استفاده می شده است.
محلول سود سوز آور ۵% در مدت زمان حداکثر ۵ دقیقه در دمای جوش الیاف پشم را حل می کند ، زیرا در دمای بالا منافذ الیاف باز می شوند و مواد الیاف شده و راحتتر الیاف را تخریب می کنند.در صورتی که در دمای پایین این تخریب کمتر است.بعد از انجام هر عملیات قلیایی ، خنثی سازی با اسیداسیتیک ضروری است ، چون قلیای باقیمانده در مدت زمان طولانی به مغز الیاف نفوذ کرده و باعث تخریب پشم می شود.
بر اثر استفاده از قلیا پشم زبر می شود ، چرا که چربی های آن توسط قلیا هیدرولیز خواهد شد .برای جبران این مورد مواد نرم کننده (کاتیونی) به پشم اضافه می نمایند.

اثر مواد احیا کننده بر روی پشم:
مواد احیا کننده ابتدا پیوندهای دی سولفیدی (-s-s-) در پشم را می شکنند و بعد ایجاد گروههای متول (-s-h) می نمایند.
شکستن پیوندهای دی سولفیدی باعث کاهش مقدار کمی از مقاومت الیاف پشم می شود ، ولی باعث افزایش میزان حلالیت پشم در قلیا می گردد.

از هیدروسولفید برای رنگبری و سفیدگری استفاده می نمایند.
عمل احیا هم در ph اسیدی و هم در ph قلیایی امکان پذیر است ، در محدوده phبین (۶-۲) مقدار کمتری از پیوندهای دی سولفیدی احیا می شوند، ولی با افزایش phاین مقدار زیادتر می گردد. بهترین راندمان در (ph=5/5) است ، زیرا در این ph کمترین میزان تخریب بر روی پشم می شود.
عمل احیا پیوندهای دی سولفیدی برگشت پذیر است که به مرور زمان توسط اکسیژن هوا پیوندهای دی سولفیدی شکسته شده، دوباره ایجاد می گردد. (عمل اکسیداسیون)
R-sh+r-sh—–r-s-s-r+h2o
همانطور که عنوان کردیم پیشرفت واکنش احیا بصورت تعادلی است پس اگر لازم باشد حدود۶۰% پیوندهای دی سولفیدی احیا گردد، باید محلول احیا کننده بصورت تازه و در چند مرحله مصرف شود.

برخی از مواد احیا کننده برای سفیدگری پشم مورد استفاده واقع می شوند عبارتند از : 
سدیم تیوسولفاتna2s2o3
سدیم هیدروسولفیتna2s2o4
سدیم متابی سولفیتna2s2o5
سدیم تتراتیونات دی هیدرات na2s2o6
در ساختمان مواد احیا کننده باید هیدروژن وجود داشته باشد به همین خاطر مواد فوق را با آب واکنش میدهند و مصرف می کنند.
Na2s2o5+h2o—–2nahso3
سدیم بی سولفیت سیدم متابی سولفیت
سدیم هیدروسولفیت و سدیم متابی سولفیت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند . ولی سدیم هیدروسولفیت قویتر است .

از مواد اکسید کننده بر روی پشم:
از مواد اکسید کننده نیز برای سفید گری پشم استفاده می شود.این مواد اگر در شرایط ملایم یعنی غلظت و دمای پایین و زمان کوتاه استفاده شوند، اثر تخریبی چندان زیادی بر روی پشم ندارند . ولی اگر شرایط حاد باشد ، یعنی زمان و دما و غلظت بالا باشد عمل اکسیداسیون بر روی پیوندهای دی سولفیدی اتفاق می افتد ، یعنی پیوندهای دی سولفیدی شکسته میشوند.

عمل اکسیداسیون برگشت پذیر نیست.
(نکته : گروه های سولفونیک(-so3h )ایجاد شده باعث کاهش تمایل جذب رنگهای اسیدی می شود ، زیرا رنگهای اسیدی دارای بار منفی بوده و همچنین بار(-so3) پشم نیز منفی است ، پس همدیگر را دفع کرده و جذب رنگ پایین می آید.
از جمله موارد دیگر که برای سفیدگری پشم به کار می رود ، آب اکسیژنه (h2o2) است که در محیط خنثی واکنش آن با پشم کند است و در محیط قلیایی چون آّب اکسیژنه بیشتری جذب پشم می شود شدت واکنش افزایش افزایش می یابد.
ترکیبات اکسید کننده دیگر مانند پر استیک اسید (آب اکسیژنه + اسیدداسیتک) که اکسید کننده های قویتری هستند باعث شکستن پیوندهای سولفیدی و تجزیه اسیدهای آمینه تریپتوفن و میتوفن نیز می شود.
پراستیک اسید ch3coooh
کلر موجود در هیپوکلریک سدیم یا آب ژاول nacl و هیپوکلریک سدیم (ocl)ca از قدرت اکسید کنندگی بالایی برخوردار است به نحوی که علاوه بر شکسته شدن پیوندهای دی سولفیدی ، اسید آمینه های سیستئین ، تیروزین ، هیزتیدین ، تریپتوفن ، فنیل آلاتین نیز تخریب می شوند.
کوتیکول یا فلس پشم غنی از اسید آمینه سیستئین و پروزین است و پیروزین است و چون فلس در سطح الیاف قرار دارد ، فلس شدیدا توسط تخریب شده و از پشم جدا می شود.
در صورت طولانی بودن زمان واکنش یا بالا بودن دما و غلظت کلر ، کلر بیشتری به مغز الیاف نفوذ کرده و پشم صدمه دیده و استحکام آن کاهش می یابد.
(نکته : میزان فعالیت کلر شدیدا به phمحلول بستگی دارد به طوری که در ph اسیدی یا خنثی تمام پیوندهای دی سولفیدی توسط کلر اکسید می شود ، زیرا در این ph کلر سریعا آزاد می شود ولی در (۲۵-۱۰) درصد پیوندهای دی سولفیدی شکسته می شود . در phشدیدا قلیایی خود قلیا نیز خود عامل تخریب کننده است برای جلوگیری از تخریب بیشتر الیاف مناسبترین ph در حدود ۱۰ می باشد.)
با توجه به کلر اکسید کننده قوی و مخرب پشم است، میتوان تحت شرایط کنترل شده برای فلس زدایی (براق کردن) پشم
از آن استفاده نمود.

روشهای ممکن عبارتند از:

۱ – استفاده از اسید فرمیک hchooh
Ph اسید فرمیک در حدود ۴ است و یک اسید احیا کننده نیز هست . این خاصیت اسید فرمیک باعث کند شدن سرعت اکسید اسیون کلر می شود و از مخرب کننده کلر جلوگیری میکنند.

۲ – استفاده از محلول نمک اشباع شده همراه با کلر
محلول اشباع شده نمک از تورم الیاف جلوگیری می کند . پس کلر به مقدار کم به داخل لیف نفوذ می کند و بیشتر در سطح پشم فلسها را جدا می کند .

-اثر نوری روی پشم:
نور باعث ایجاد تغییرات شیمیایی و فیزیکی در الیاف پشم می شود .اثر شیمیایی نور بیشتر به امواج ماوراء بنفش (UV) مربوط می شود که باعث خرد شدن فلسها . خود الیاف می شود.
نور خورشید پیوندهای دی سولفیدی را شکسته و گروههای تیول ایجاد می کنند که این گروهها در رنگرزی الیاف اثر نا مطلوب می گذارند .نور زیاد و طولانی باعث جدا شدن گوگرد و اکسید شدن آن میگردد و بعد در اثر رسیدن رطوبت ، اسید سولفورو HSO3 و اسید سولفوریک H2CO4 تولید می شود که بر روی پشم اثر تخریبی دارد.
( نکته : پشم تنه الیافی است که گوگرد دارد . )

اثر گرما روی پشم:
الیاف پشم در اثر گرما کوتاه می شوند ، زیرا کراتین B به کراتین Xتبدیل می شود. دمای خشک زیر ۱۵۰C در زمان کمتر از نیم ساعت اثر چندان زیادی روی پشم ندارد ، اما با افزایش دما و زمان شکسته شدن پیوندهای دی سولفیدی را شاهدیم.
گرما در شرایط مرطوب حتی در ۱۰۰C باعث شکسته شدن پیوندهای دی سولیدی می شود.
(نکته: الیاف مرطوب باید در دمای زیر ۴ درجه خشک شوند.)

اثر حلالهای آلی بر روی پشم:
اثر چندان زیادی روی پشم ندارند به همین دلیل البسه های پشمی ترجیحا با حلالهای آلی خشک شوئی می شوند. ضریب این حلالها برآبر در این است که باعث کوتاه شدن و آب رفتگی پشم نمی شود و به علت غیر قطبی بودن ، قدرت تمیز کنندگی بالایی دارند.

ساختمان شیمیایی الیاف پشم:
الیاف پشم از ماکرومولکولهای طبیعی ((پلی پیتیدها)) تشکیل شده اند که خود پلی پیتیدها از اتصال ۲۱ نوع اسد آمینه مختلف تشکیل می شود

پیوندها و نیروهای بین مولکولی در پشم:

 ۱- پیوندهای سولفیدی:

یک پیوند کووالانس ما بین دو اسید آمینه سیستئین است که نتیجه آن نیز ایجاد آمینه سیستئین است و بر عکس این حالت نیز یعنی شکستن پیوند کووالانس بین گوگرد و گوگرد تولید اسید آمینه سیستئین می نماید.

۲- پیوندهای یونی یا نمکی :
هر گاه یک عامل اسیدی آزاد از گروه جانبی یک زنجیره در مقابل یک قلیایی آزاد از گروه جانبی زنجیره پیتیدی دیگر قرار گیرد ، در اثر نیروی الکترواستاتیکی بین آنها پیوند یونی حاصل می شود . به عنوان مثال: میتوان از اسید آمینه اسید اسپارتیک یا اسید گلوتامیک در یک در یک زنجیره به عنوان عامل اسیدی آزاد و از اسید آمینه گلوتامین و آسپارجین یا آرج نین از زنجیره دیگر به عنوان یک عامل قلیایی آزاد نام برد که باعث ایجاد پیوند یونی می شود.
پیوند یونی در فاصله (۸-۴) = PH پایدار می باشد ، که به آن نقطه ایزوالکتریک پشم نیز گفته می شود که تمام گروه های اسیدی و قلیایی بصورت یونیزه می باشند.

۳- پیوند هیدروژنی:
این پیوند اغلب ما بین اتمهای هیدروژن گروه های و اتمهای اکسیژن گروههای کربونیل در زنجیره های پیتیدی تشکیل می شود. این پیوند می تواند ما بین گروه های دیگر از جمله گروه های هیدروکسیل مانند اسید آمینه تیتروزین با گروههای کربونیل در زنجیره پیتیدی بر قرار شود. پیوند هیدروژنی به موازات محور اصلی زنجیره های پیتیدی تشکیل می شود . پیوندهای ضعیفی هستند ولی تعداد زیاد آنها در پایداری پشم موثر است.
پیوند هیدروژنی در آب از بین می رود زیرا زمانی که آب بین دو مولکول پشم وارد شود بخاطر کم شدن فاصله بین مولکول پشم و آب ، پیوند هیدروژنی جدید بر قرار می شود. (پشم در آب راحت ترکشیده میشود.)

۴- نیروی واندروالس:
این نیرو عبارت از تمام نیروهای جذب کننده ما بین مولکولها (غیر از پیوندهای نمکی و هیدروژنی) می باشد که به آن پیوند روغنی (هیدروفوبیک HJDROPHOBOC) نیز می گویند .
پیوندهای دی سولفیدی،هیدروژنی،یونی،و نیروی واندروالس داخل یک زنجیره نیز می توانند به وجود بیایند چون در پشم در حالت طبیعی زنجیره ها بصورت آلفا (فندی شکل) می باشد و در اثر کشش ، زنجیره کشیده و صاف شده و به فرم بتا تبدیل می شود ، که در این حالت پیوندهای فوق از بین می روند در اثر گرما پشم جمع شده و حالت زنجیرهها به تبدیل می گردد.

ب- اثر موا شیمیایی بر روی پنبه:

۱- اثر اسید:

پنبه برعکس پشم در برابر اسید شدیدا آسیب پذیر است.فاکتورهایی مانند : دما،زمان و غلظت اسید عوامل تعیین کننده در شدت و میزان تخریب است.

اسید سولفوریک ۷۵% درصد در دمای محیط حداکثر ظرف مدت یک ساعت پنبه را در خود حل می کند.
بدین ترتیب که در شرایط ملایم اسید غلیظ پیوند هیدروکسیلی بین حلقه های گلوکز را می شکند و زنجیره سلولزی به واحد های گلوکزی محلول در آب تبدیل می شود.
در صورت افزایش دما با افزایش غلظت اسید شدت واکنش بالا بوده و باعث سیاه شدن پنبه می شود که در اصطلاح به آن سوختن پنبه می گویند. اسیدهای ضعیف رقیق نیز در مدت زمان طولانی باعث شکستن زنجیره های سلولزی و تخریب پنبه می شوند.
اسیدهای ضعیف مانند اسید اسیتیک اثر تخریبی چندان زیادی روی پنبه ندارند ولی اسید نسبتا قوی مانند اسید فرمیک در مدت زمان طولانی باعث تخریب پنبه می شود.

۲- اثر قلیا:
پنبه بر عکس پشم در برابر قلیا مقاومت بالایی دارد . به همین دلیل برای شستشو و سفید گری پنبه خام بصورت نخ یا پارچه از قلیای قوی مانند سود سوزآور استفاده می شود.
در دمای جوش در مدت نیم الی یک ساعت سودسوزآور واکس و چربی پنبه را جدا می کند . در حالیکه در این شرایط حاد اثر چندان نامطلوبی روی پنبه باقی نمی گذارد و یا حتی از سود و سوزآور ۱۸ درصد در دمای محیط برای مرسریزه کردن پنبه استفاده می شود .

۳- اثر حرارت :
مقاومت پنبه در باربر حرارت بالا بوده به نحوی که در دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد پس از گذشت چند ساعت پنبه کمی زرد می شود و در دمای ۱۵ درجه سانتیگراد در اثر اکسیداسیون توسط هوا پیوندهای گلوکزی شکسته و الیاف پنبه شروع به تجزیه شدن می کند . در دمای ۲۴۰ درجه سانتیگراد پنبه شدیداً آسیب دیده و از بین می رود .

۴- اثر نور خورشید :
اشعه ماوراء بنفش (uv)به خاطر پرانرژی بودن مانند حرارت ، باعث تجزیه شدن و زرد شدن پنبه و همچنین کاهش استحکام الیاف می شود . هوای مرطوب عمل تخریب و تجزیه شدن پنبه را تشدید می کند .

۵- اثر حلالهای آلی :
این حلالها روی پنبه اثر چندان زیادی ندارند .
حلال پنبه دی سولفیدکربن CS2 است .

۶- اثر مواد اکسید کننده :
مواد اکسید کننده ، باعث تجزیه مولکولی می شود در نتیجه طول زنجیره کوتاه شده و استحکام پنبه کاهش می یابد . از مواد اکسید کننده مختلف مانند آب اکسیژنه در شرایط قلیایی در زمان حدود یک ساعت برای سفیدگری پنبه استفاده می شود که اثر چندان نامطلوبی روی پنبه ندارد .
البته از آب ژاول Naocl نیز برای سفیدگری پنبه استفاده می شود که به خاطر وجود کلر نسبت به آب اکسیژنه مخرب تر است . کلر باقیمانده بر روی پنبه باعث زرد شدن پنبه می شود ، چون رنگ کلر زرد رنگ است . کلر باقیمانده در دراز مدت تولید اسید کلریدریک HCL می نماید که باعث تجزیه پنبه می شود .

ج- اثر مواد شیمیایی بر روی ابریشم :

۱- اثر اسید و قلیا:
ابریشم از نظر ساختمان شیمیایی شباهت زیادی با پشم دارد ، با این تفاوت که در ابریشم اسید آمینه های سیستئین و تریپتوفن و متایونین وجد ندارد ، به همین دلیل ابریشم نسبت به پشم در برابر مواد شمیایی آسیب پذیر است .
اسید و قلیا هر دو باعث هیدرولیز (تجزیه ) ابریشم می شوند ، البته اثر قلیا شدیدتر است به نحوی که قلیا با غلظت ۵% در دمای جوش حداکثر در مدت زمان ۵ دقیقه ابریشم را حل می کند .
ابریشم نسبت به پشم در مقابل اسید حساس تر است ، که یکی از دلایل آن عدم وجود اسید آمینه سیستئین می باشد . کمترین میزان تخریب بر روی ابریشم در PH بین (۸-۴) اتفاق می افتد . اسید معدنی قوی بشدت ابریشم را تخریب می کند ، البته اسیدهای رقیق نیز در دمای بالا و زمان طولانی باعث تجزیه شدن ابریشم می گردند . به همین دلیل در رنگرزی ابریشم با رنگهای اسیدی دمای رنگرزی حداکثر (۹۵-۹۰) درجه و مدت زمان رنگرزی کمتر از یک ساعت پیشنهاد می شود تا در اثر اسید موجود در محلول رنگرزی ابریشم صدمه نبیند .

۲- اثر مواد اکسید کننده :
مواد اکسید کننده مانند آب اکسیژنه ، آب ژاول و پراستیک ها باعث شکسته شدن پیوندهای پتپیدی (زنجیره پروتئینی ) می شوند ، در نتیجه کوتاه شدن زنجیره ها و کاهش استحکام الیاف را به دنبال دارد ، علاوه بر آن باعث زرد شدن ابریشم نیز می گردد .
از بین مواد اکسید کننده توصیه می شود از مواد حامل کلر برای سفیدگری یا رنگبری استفاده نشود ، چون شدت تخریب و زردی حاصل از کلر بخاطر قدرت اکسید کنندگی بالای آن بیشتر است.
برای سفیدگری ابریشم استفاده از آب اکسیژنه در شرایط ملایم ( غلظت کم-زمان کوتاه ) توصیه می شود .
(نکته : پراستیک اسید ، از ترکیب آب اکسیژنه با اسید استیک بدست می آید . بدیت ترتیب که ۴۵ میلی لیتر اسید استیک همراه با ۵۵ میلی لیتر آب اکسیژنه همراه با ۶/۰ میلی لیتر اسید سولفوریک غلیظ در یخچال در دمای ۵ درجه سانتیگراد به مدت ۷۲ ساعت برای رسیدن به تعادل باقی می ماند .)