رنگ های نساجی و ساختار آن ها

به دلیل ارتباط تنگاتنگ صنعت نساجی با مد و فشن، علاوه بر کیفیت منسوجات، ظاهر هم دارای اهمیت بسیاری است. رنگ ها میتوانند احساسات و واکنش های مختلفی را در افراد القا کنند. همچنین با ایجاد تنوع در الگو ها و طرح ها بر بازاریابی محصولات نیز تاثیر به سزایی دارد. رنگ های نساجی انواع مختلفی دارند و وابسته به مواد اولیه، از رنگ متناسب با ساختار منسوجات برای رنگ آمیزی استفاده میشود.

رنگ های نساجی به صورت محلول مورد استفاده قرار می گیرد و سپس روی پارچه تثبیت می شوند و از نظر شیمیایی باید پایدار باشند و پس از شست و شو با آب و صابون یا قرار گرفتن در معرض نور خورشید محو نشوند. رنگرزی منسوجات با استفاده از محلول خاصی که شامل رنگ ها و مواد شیمیایی است انجام میشود. در فرآیند رنگرزی، دما و زمان دو عامل بسیار کلیدی هستند که عدم توجه به آنها موجب کاهش کیفیت محصول نهایی می شود.

به طور کلی مراحل رنگرزی به سه بخش تقسیم می شود:

۱- جذب سطحی (absorption)،‌ در این مرحله رنگزا به سطح الیاف جذب می شود.

۲- انتشار و انتقال (diffusion)، رنگزا از سطح الیاف به داخل آن نفوذ پیدا می کند.

۳- تثیبت رنگ (fixation)، رنگزاها با تشکیل پیوند های مختلف یا گیر افتادن در میان الیاف،‌ درون ساختار منسوج تثبیت می شوند.

رنگزا ها را می توان بر اساس پارامتر های مختلفی مانند نوع منبع، ماهیت یونی،‌ گروه های رنگ ساز، محلول یا نامحلول در آب دسته بندی کرد. رایج ترین نوع طبقه بندی رنگزا ها بر اساس نوع منبع تولید آنها است که بر این اساس این رنگ ها به دو دسته تقسیم می شوند:

۱- رنگزا های طبیعی: این رنگ ها با استخراج از منابع طبیعی مانند گیاهان،‌ حیوانات و مواد معدنی تولید می شود و اغلب دارای بار منفی هستند، به عبارت دیگر قسمت رنگی مولکول آنیون است. امروزه رنگ های طبیعی با رنگ های مصنوعی به علت سهولت استفاده، تنوع بیشتر رنگ ها، قیمت ارزان تر و ثبات بیشتر جایگزین شده اند.

۲- رنگزا های مصنوعی، این رنگ ها به دست بشر ساخت می شود و از سنتز مواد شیمیایی و فلزات حاصل می شود. رنگ های مصنوعی شامل رنگ های مستقیم،‌ راکتیو، اسیدی،بازیک، خمی، دیسپرس، گوگردی، دندانه ای و آزوئیک می شوند.

در ادامه به معرفی ساختار و ویژگی هر یک از این رنگ ها می پردازیم:

۱- رنگزای مستقیم (direct dye)

این دسته از رنگ ها را میتوان به صورت مستقیم روی الیاف یا منسوجات استفاده کرد. این مواد دارای میل ترکیبی بالایی هستند و از نمک سدیم اسید سولفونیک یا کربوکسلیک اسید هستند. گروه های رنگساز این رنگزاها آزوئیک -N≡N- هستند.

برای رنگرزی انواع الیاف و منسوجات سلولزی مانند پنبه و لنین مورد استفاده قرار می گیرد. در برخی ازموارد برای رنگرزی الیاف پروتئینی مانند پشم و ابریشم نیز از این رنگ ها استفاده می شود. وزن مولکولی این رنگزاها بالا است و با ایجاد پیوند های هیدروژنی ضعیف واندروالسی به سطح منسوج متصل می شود. به همین دلیل دارای ثبات رنگی زیادی نیستند و ممکن است در اثر مرطوب شدن رنگ پس بدهند. برای افزایش تثبیت این رنگزاها پس از فرآیند رنگرزی باید عمل آوری (after treatment) منسوجات انجام شود.

این رنگزا محلول در آب بوده و آنیونی هستند. رنگرزی با این رنگزا باید در محیط قلیایی انجام شود و معمولا دارای شید رنگی مات هستند. الیاف سلولزی در محیط آبی دارای بار منفی یا آنیونی می شوند و از آنجایی که رنگزای مستقیم نیز داری بار منفی است، عمل خنثی سازی سطح الیاف به منظور حذف الکترولیت های دافع لازم است.

۲- رنگزای راکتیو (Reactive dye)

به دسته ای از رنگ ها گفته می شود که دارای گروه های واکنشی هستند و با ایجاد پیوندهای کووالانسی به ساختار منسوجات متصل میشوند. از این رو ثبات بسیار بالایی دارند و معمولا برای رنگرزی الیاف سلولزی مانند پنبه یا کتان مورد استفاده قرار می گیرند.

رنگزاهای راکتیو در آب محلول هستند. این رنگزاها دارای ماهیت آنیونی هستند و برای رنگرزی نیاز به محیط قلیایی و استفاده از الکترولیت ها دارند.
این رنگزاها به دلیل داشتن کیفیت بالا، شفافیت و ثبات مالشی و شست و شویی زیاد، ثبات رنگی بالا تقاضای بسیاری در بازار دارند و به صورت پودری، مایع و خمیری به فروش میرسند.

۳- رنگزای دیسپرس (Disperse dye)

این رنگزاها حلالیت کمی در آب دارند و برای رنگرزی منسوجات آبگریز مانند پلی استر، نایلون، اکریلیک، دی استات و تری استات ها مورد استفاده قرار می گیرند و عمدتا جایگزین گروه آزو، آنتراکینون و دی فنیل آمین می شوند.

وزن مولکولی بسیار پایینی دارند و درون ساختار لیف حبس می شوند. برای ایجاد رنگرزی یکنواخت و پخش شدن در آب به عوامل دیسپرس کننده نیاز دارند.

۴- رنگزای بازیک (Basic dye)

این رنگزاها که عمدتا نمک های باز آلی هستند برای رنگرزی جوت و الیاف اکریلیک مورد استفاده قرار می گیرند. در این رنگزاها بخش کاتیونی موجب تولید رنگ می شوند.
رنگزاهای بازیک در آب نامحلول هستند. ثبات رنگی متوسط و خوبی دارند و رنگرزی در محیط اسیدی انجام می شود. برای ایجاد رنگرزی یکنواخت باید دما و PH محیط به صورت دقیق تنظیم شود. به علت جذب بسیار زیاد رنگینه در ابتدای رنگرزی، از ریتاردر یا عامل کاهنده باید استفاده کرد.

۵- رنگزای اسیدی (Acid dye)

از این رنگزاها عمدتا برای رنگرزی الیاف پروتئینی مانند پشم، ابریشم و پلی آمید ها استفاده میشود و برای رنگرزی نیاز به محیط اسیدی حاوی نمک های کربوکسیلیک یا اسید سولفوریک است. این رنگزاها در آب محلول هستند و خود دارای ماهیت آنیونی اند.

رنگزای اسیدی عمدتا با ایجاد پیوند یونی به سطح لیف متصل می شود. این رنگزاها دارای ثبات رنگ بالایی در برابر نور هستند اما ثبات شست و شوی بالایی ندارند.

۶- رنگزای خمی (Vat dye)

برای رنگرزی پارچه های جین و دنیم به صورت گسترده از این رنگزاها استفاده میشود. رنگزای خمی در آب نامحلول هستند و برای رنگرزی باید عمل احیا و تشکیل نمک خمیر محیط قلیایی انجام شود. انواع مختلفی از رنگ های خمی به صورت خمیری و پودری در بازار وجود دارد و بسیار گران هستند و به همین علت کاربرد آنها نیز محدود است.

مکانیزم رنگرزی مشابه رنگزای گوگردی است و میتوان طیف وسیعی از رنگ ها و شید ها را با استفاده از آنها بوجود آورد. محصولات رنگ شده با استفاده از این رنگزا دارای ثبات مالشی بالا و ثبات رنگی زیادی هستند.

۷- رنگزای گوگردی (Sulfur dye)

عمدتا از این رنگزاها برای تولید شیدهای رنگی تیره مانند سیاه و قهوه ای استفاده میشود و مکانیزم رنگرزی مانند رنگزای خمی است. این رنگزا نیز در آب نامحلول است و باید با استفاده از احیا کننده ها آن را به فرم محلول در آب تبدیل کرد. ساختار این رنگزا شامل پیوند های دی سولفیت است.
برای استفاده از رنگزای گوگردی نیاز به محیط قلیایی است و عمل اکسیداسیون برای تولید رنگ لازم است. این رنگزاها نسبتا ارزان هستند و شید های رنگی که قادر به تولید آن هستند محدود است.

۸- رنگزای آزوئیک (Azoic dye)

این رنگزاها متشکل از گروه های آزو است که به یک یا دو حلقه آروماتیک متصل هستند. در آب نامحلول اند و برای رنگرزی به دو حمام نیاز است. ثبات شست و شو و نوری خوبی دارند و برای رنگرزی منسوجات پنبه ای، پلی استر و نایلون مناسب هستند.

۹- رنگزای دندانه ای یا کرومی (Mordant dye)

از این رنگزاها بیشتر برای رنگرزی الیاف پروتئینی مانند پشم، ‌نایلون و اکریلیک استفاده می شود. این رنگزاها تمایلی به جذب شدن بر روی منسوجات ندارند و از این رو با استفاده از مواد شیمیایی که به آنها دندانه گفته میشود به الیاف متصل می شوند. عمدتا برای تولید شید های رنگی تیره از آنها استفاده می شود. نسبت به رنگزای اسیدی مقاومت بالاتری در مقابل رطوبت داشته و ثبات رنگی خوبی دارند.