رنگ‌آمیزی پشم

رنگ یک محصول نساجی یکی از مهمترین ویژگی‌های مربوط به زیبائی آن محصول است. اگرچه بعضی از پشم‌ها به‌طور طبیعی رنگ شده هستند، اما قسمت اعظم منسوجات پشمی تحت فرآیند رنگ‌آمیزی قرار می‌گیرند که شامل رنگرزی، سفیدگری یا چاپ می‌باشد. رنگ‌آمیزی و رنگرزی به‌طور جداگانه، تنها یکی از بیشمار فرآیندهائی است که در تولید منسوج پشمی دخالت دارند. جایگاه رنگرزی در سلسله مراتب تولید، ماهیت فرآیند رنگرزی و رنگ‌های به‌کار گرفته شده را مشخص می‌کند.
در هر دو فرآیند پشمی و فاستونی، ماهیت کالای نهائی وضعیت مراحل رنگرزی را تعیین می‌کند. به هر حال، مواقعی پیش می‌آید که رنگرز از خصوصیات نهائی آگاه نیست و لازم است که فرآیندها و رنگزاهائی را انتخاب کند که با تمام نیازهای پیش‌بینی شده سازگار باشند.
۱) مراحل رنگرزی
در هر دو محصول پشمی و فاستونی، رنگ‌آمیزی پشم را می‌توان در سه مرحله انجام داد:
الف) لیف ـ الیاف آزاد پشم یا تاپس
ب) نخ ـ به‌صورت کلاف نخ یا بوبین نخ
ج) پارچه ـ به‌صورت پارچهٔ معمولی یا پوشاک
یک رنگرز الزاماً باید پارچه‌هائی را تولید کند که از رنگ مناسب و ثبات رنگی برخوردار باشند و هم‌چنین برای محصول نهائی مناسب باشند و شید رنگی یکنواختی نیز داشته باشند.
۱ـ۱) رنگرزی لیف:
پشم خام قبل از شستشو به علت ناخالصی‌هائی که در آن وجود دارد رنگرزی نمی‌شود. رنگرزی پشم به‌صورت الیاف آزاد در طی فرآیند پشم‌ریسی انجام می‌گردد ولی الیاف پشمی موجود در نخ‌های فاستونی تنها بعد از شانه‌زنی رنگ می‌شوند. علت آن است که الیاف کوتاه ضایعاتی شانه که رنگ شده‌اند از ارزش کمتری نسبت به آنهائی که رنگ نشده‌اند برخوردارند و شانه‌زنی تکه‌های نسبتاً کوچک پشم رنگ شده نیز فایده‌ای نخواهد داشت. رنگ‌های مورد استفاده برای رنگرزی الیاف باید از ثبات خوبی در برابر عملیات تر (مرطوب) برخوردار باشند چون از این الیاف نخ ریسیده می‌شود یا تحت فرآیندهای دیگری قرار می‌گیرند. این فرآیندها تقریباً همیشه شامل شستشو برای از بین بردن مواد روغنی یا سایر ناخالصی‌های به وجود آمده در حین فرآیند و هم‌چنین عملیات مرطوب سخت‌تری مثل میلینگ (نمدی کردن) و پاتینگ (براق کردن روی پارچه به وسیلهٔ پیچیدن روی غلتک و گذاردن در تانک محتوی آب کمی اسیدی به مدت حدود ۱۰ ساعت در ۸۰ درجه سانتیگراد) می‌باشد.
رنگزاهائی که ثبات تر خوبی دارند معمولاً در رنگرزی از یکنواختی کمتری برخوردارند و به‌دست آوردن یک شید رنگی یکنواخت در مورد این رنگزاها که ثبات تر پائین‌تری دارند سخت‌تر است. به‌هرحال یکنواختی رنگ در رنگرزی الیاف نسبت به نخ و پارچه از اهمیت کمتری برخوردار است زیرا هر نایکنواختی جزئی در مرحلهٔ کاردینگ یا چندلاکنی که کاملاً تمام الیاف رنگ شده را با هم ترکیب می‌کند از بین خواهد رفت. به‌دست آوردن شید رنگی مطلوب نیز در الیاف ساده‌تر است چون هر قسمت فرآیند از چندین مرحله پخت رنگ تشکیل شده است. اگر در پخت اولیه دقیقاً شید رنگی مناسب به‌دست نیامد، رنگرز می‌تواند نسخه پخت‌های رنگ بعدی را طوری تنظیم کند که وقتی با هم ترکیب می‌شوند، شید رنگی مناسب حاصل شود.
▪ دلایل رنگرزی پشم به‌صورت لیف شامل موارد زیر می‌باشد:
ـ تولید مقادیر زیاد نخ با شید رنگی یکنواخت
ـ شیدهای رنگی مخلوط (مخلوط الیاف رنگین یا آبی کم‌رنگ مایل به سرخ)
ـ خواص ثبات تر بالا
ـ محصولات شامل الیاف ترکیبی
یکی از معایب رنگرزی لیف پشم این است که پشم ممکن است در حین فرآیند رنگرزی صدمه ببیند که باعث کاهش کارائی ریسندگی آن در مقایسه با پشم رنگ نشده می‌گردد. هم‌چنین الزاماً باید در مراحل اولیه فرآیند تولید، شید رنگی انتخاب شود. در ضمن باید به این نکته توجه کرد که زمان لازم از رنگرزی لیف تا فروش محصول نهائی حداقل سه ماه و احتمالاً کمی بیشتر است، بنابراین پیش‌بینی این‌که کدام شید در آینده مطابق مد روز است مشکل خواهد شد.
رنگرزی لیف در دستگاه‌هائی انجام می‌شود که در این دستگاه محلول رنگ از لابه‌لای بسته‌های لیف شل پیچی یا فتیله‌های فاستونی با فشار وارد می‌شود. یک دستگاه رنگرزی رایج در شکل ۱ نشان داده شده است.
فتیله‌های فاستونی به‌صورت توپی رنگرزی می‌شوند، فتیله‌ مثل بوبین پیچیده می‌شود که هرکدام از این‌ها حدوداً ۵ کیلوگرم می‌باشند. در عوض این فتیله‌های فاستونی به‌صورت ”bump“ (مارپیچی) هم ممکن است رنگ شوند که برای دستیابی به یک رنگرزی یکنواخت این حالت ساده‌تر است. فتیله‌های فاستونی مارپیچی شده توسط دستگاه تاپس تولید می‌شوند و لزومی ندارد که به‌صورت توپی مجدداً پیچیده شوند و وزنشان معمولاً برای رنگرزی ۱۰ کیلوگرم می‌باشد. دستگاه رنگرزی فتیله‌های فاستونی معمولاً از دوک‌های سوراخ شده‌ای تشکیل شده که این فتیله‌ها در آن‌جا تحت فشار قرار می‌گیرند. هر دوک شامل ۵ یا ۶ فتیله می‌باشد و تعداد این دوک‌ها متناسب با ظرفیت ماشین تا ۱۰ عدد متغیر است.
۱ـ۲) رنگرزی نخ
نخ‌های پشمی به‌صورت کلاف یا بوبین رنگرزی می‌شوند. تصویری از بوبین نخ و دستگاه‌های رنگرزی این بسته در شکل ۲ نشان داده شده است.
همان‌طور که می‌بینید، برای رنگرزی، بسته‌های نخ بر روی دوک‌های سوراخ‌دار موجود در دستگاه رنگرزی قرار می‌گیرند. دانستیه‌ٔ یکنواخت بسته‌های نخ، برای به‌دست آوردن یک جریان یکنواخت از محلول رنگی که با فشار به درون بستهٔ نخ فرستاده می‌شود، امری ضروری است. بنابراین بسته‌ها یا به‌صورت دقیق و منظم دور هستهٔ سخت مرکزی پیچیده می‌شوند یا به‌صورت تصادفی و به‌صورت ستونی در مرکز دوک تحت فشار قرار می‌گیرند. در حالت تصادفی مراکز بسته‌ها باید هم قابل فشرده شدن باشند و هم دندانه‌ای تا بتوانند روی هم بلغزند.
برای رنگرزی به‌صورت کلاف، نخ باید ابتدا به‌صورت کلاف پیچیده شود. برای رنگرزی کلاف‌ها دستگاه‌های مخصوصی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها دارای عصاهائی (میله‌های فلزی دارای حرکت طولی) می‌باشند که در بالای دستگاه یعنی قسمتی که کلاف‌ها آویزانند قرار گرفته است. این عصاها اغلب در زیر کلاف‌ها نیز قرار می‌گیرند تا آنها را در حالت کشیده شده قرار دهند، اگرچه بعضی از نخ‌ها مخصوصاً نخ‌های فرش فقط در حالتی که میله در بالا قرار دارد رنگرزی می‌شوند. محلول رنگ در درون تودهٔ نخ به گردش در می‌آید تا شید رنگی یکنواخت حاصل شود. اگر بناست که شید رنگ یکنواخت و خصوصیات ثبات مناسبی حاصل شود، انتخاب رنگزا برای رنگرزی نخ ضروری است. در رنگرزی نخ یکنواختی شید رنگی به مراتب با اهمیت‌تر است تا رنگرزی لیف ولی نسبت به رنگرزی پارچه دقت تنظیم بیشتری دارد، مخصوصاً اگر این نخ در محصولات طرح‌دار و دارای رنگ‌های متعدد استفاده شود. به‌هرحال رنگرزی نخ در پارچه‌های کشباف رنگی به‌ندرت استفاده می‌شود. مزایای رنگرزی در حالت نخ این است که کارائی ریسندگی الیاف رنگ نشده بالا می‌رود و فاصلهٔ شید رنگی با زمان فروش محصول نهائی کم می‌شود و نسبت به رنگرزی الیاف جایگاه‌های رنگرزی کمتری مورد نیاز است.
۱ـ۳) رنگرزی پارچه
رنگرزی پارچه مدت زمان بین انتخاب شید رنگی و فروش بافته شده را به حداقل می‌رساند. به‌هرحال، برای محصولات کشباف رنگی ساده محدودیت داریم.
یکنواختی شید رنگی در رنگرزی پارچه از اهمیت زیادی برخوردار است و بنابراین لازم است که از رنگزاهائی استفاده کنیم که بتوانند رنگرزی یکنواختی را ایجاد نمایند. این رنگزاها عموماً ثبات خوبی در برابر شستشو یا عملیات تر ندارند. اما مسئلهٔ چندان مهمی نیست زیرا بیشتر محصولاتی که از پارچه‌های رنگ شده ساخته می‌شود فقط باید در برابر خشکشوئی ثبات داشته باشند.
برخلاف نخ و لیف، پارچه درون دستگاه‌هائی رنگرزی می‌شود که خود پارچه محلول به گردش در می‌آید. شکل ۴ طراحی یک دستگاه جت رنگرزی پارچه را نشان می‌دهد.
دستگاه‌های رنگرزی سنتی ”وینچ“ با آمدن دستگاه‌های جت سرریز و جت با جریان آرام کنار گذاشته شده‌اند. در تمام این دستگاه‌ها پارچه بر روی قسمت پیچش وینچ تغذیه می‌شود و دو انتهای آن به‌هم دوخته می‌شوند. قسمت پیچش متحرک (و محلول رنگ در دستگاه‌های جت) پارچه را درون محلول رنگ به حرکت در می‌آورد. برای هربار گرش پارچه طنابی معمولاً ۱،۵ تا ۲ دقیقه زمان در نظر گرفته می‌شود تا رنگرزی یکنواخت حاصل گردد.
۱ـ۴) رنگرزی پوشاک
رنگرزی پوشاک حساس‌ترین عملیات است ولی در عوض این شانس را به تولیدکننده می‌دهد که در فرآیند تولید، محصول خود را تا حد امکان در آخرین مرحله تولید رنگ کند. در تولیدات پشمی این خط سیر تنها برای پوشاک کشباف استفاده می‌شود. (اگرچه رنگرزی نوارهای کشباف روی لباس و شلوار مستقیماً رنگرزی پوشاک به حساب نمی‌آید، ولی در این بخش آمده است). حساسیت زیاد فرآیند رنگرزی پوشاک به این دلیل است که بیشتر لباس‌های کشباف که با این فرآیند رنگرزی می‌شوند باید به‌صورت قابل شستشو با ماشین و با دست فروخته شوند. به همین خاطر رنگزاها باید ثبات تر خوبی داشته باشند که معمولاً این رنگزاها از یکنواختی خیلی خوبی برخوردار نیستند.
به‌هرحال، از آن‌جائی که رنگرزی پوشاک محصولات کشباف سادهٔ رنگی تولید می‌کند، ضروری است که شید رنگی از درجهٔ یکنواختی بسیار بالائی برخوردار باشد. برای از بین بردن این تنگنا فرآیند رنگرزی ویژه‌ای توسعه پیدا کرده که این امکان را می‌دهد تا رنگزاهای باثبات‌تر خوب به کار گرفته شوند.
پوشاک پشمی در دستگاه‌های ”paddle“ یا استوانه‌ای چرخشی رنگرزی می‌شوند. این دستگاه‌ها با یک حرکت مکانیکی آهسته پوشاک را در محلول رنگ به گردش درمی‌آورند و بنابراین از نمدی شدن زائد آن جلوگیری می‌کنند. فرآیند رنگرزی اغلب همراه با شستشو، میلینگ و مقاوم کردن در برابر جمع‌شدگی است که طبیعی می‌باشد.
۲) انتخاب رنگزا و فرآیند رنگرزی
جدول ۱ کلاس‌های اصلی رنگزاهای مورد استفاده برای پشم را طبقه‌بندی می‌کند و بعضی از خواص آنها را نشان می‌دهد. در هر کلاس رنگی بین رنگزاهای موجود در آن کلاس، اختلاف‌هائی هست. در نتیجه بعضی از این کلاس‌ها با هم تداخل دارند.
بنابر یک دیدگاه اقتصادی، هرچه خاصیت یکنواخت‌کنندگی رنگزا بهتر باشد، آن رنگزا راحت‌تر روی پشم به کار گرفته می‌شود. به‌هرحال، خواص دیگر مثل ثبات، محدودیت‌های شید و هزینه، تمامشان روی تصمیم برای انتخاب رنگزا اثرگذار است. یک روند کلی در رنگرزی پشم وجود دارد که هرچه خواص مهاجرتی (رنگرزی یکنواخت) کاهش یابد، ثبات تر بیشتر می‌شود.
یک استثناء برای این قاعده رنگزاهای کرومی هستند. این رنگزاها بسیار به رنگزاهای اسیدی لولینگ شباهت دارند و بنابراین به آسانی شید یکنواخت حاصل می‌کنند. به‌هرحال، این رنگزاها با نمک‌های کرومی عمل می‌شوند که باعث تشکیل کمپلکس بزرگ ملکولی همراه با رنگزای به کار گرفته شده داخل لیف می‌شود. این ملکول‌های بزرگ به سختی می‌توانند جابه‌جا شوند. بنابراین ثبات تر خوبی را به وجود می‌آورند. یک جنبهٔ منفی رنگزاهای کرومی این است که کروم به‌عنوان یک فلز سنگین دشمن محیط زیست به شمار می‌رود و موانع قانونی آن باعث می‌شود کاربرد رنگزاهای کرومی محدود شود. علاوه‌بر این، فرآیند کاربرد خیلی طولانی است و باعث می‌شود الیاف صدمه ببینند که این امر به‌طور نامطلوبی بر کارائی فرآیندهای بعدی اثر می‌گذارد. به‌هرحال، این رنگزاها به‌خاطر اقتصادی بودن و ثبات تر خوبشان هم‌چنان در شیدهای عمیق مثل سیاه و سرمه‌ای به‌طور گسترده‌ای به کار گرفته می‌شوند.
به‌طور حتم، روش‌های کاربردی رنگرزی، از شیدی به شید دیگر و هم‌چنین در بین کالاهای متفاوت آماده برای رنگرزی و هم‌چنین کلاس رنگزا تغییر می‌کند.
گراف متداول زمان دما در رنگرزی پشم در شکل ۵ نشان داده شده است.
رنگرزی معمولاً در یک حمام رنگرزی با دمای حدوداً ۳۰ الی ۵۰ درجه سانتیگراد آغاز می‌شود و مواد شیمیائی (کمکی) مورد نیاز برای رنگرزی اضافه می‌شوند. وقتی که این مواد کمکی در حمام رنگ به گردش درآمدند رنگزا اضافه می‌شود و رنگزا و مواد کمکی کاملاً در حمام پخش می‌شوند. سپس دمای حمام رنگ به آهستگی زیاد می‌شود، معمولاً با شیب دمائی یک درجه در دقیقه تا به حدود ۹۵ الی ۱۰۰ درجه سانتیگراد برسد که این دما باعث می‌شود که رنگزا به‌طور یکنواخت جذب لیف شود. رنگرزی در این دما به مدت ۳۰ تا ۹۰ دقیقه در شرایطی که رنگزا به لیف نفوذ می‌کند ادامه پیدا می‌کند. سیکل رنگرزی با شستشو و آبکشی یا با انجام عملیات بعدی برای از میان برداشتن رنگزاهای سطحی (مخصوصاً برای کالاهای قابل شستشو با ماشین) کامل می‌شود.
۳) رنگرزی ترکیبی:
در اکثر مواقع لازم است که پشم را به‌صورت نخ یا پارچه یعنی وقتی که با الیاف دیگر ترکیب می‌شود، رنگ کنیم. اگر برای این دو یا چند لیف به کار گرفته شده رنگزاهای مختلفی لازم باشد، مشکلات زیادی برای رنگرز به بار می‌آید. هم‌چنین موضوعاتی در رابطه با رنگ همانندی روی دو لیف مختلف مطرح است.
۱ـ۳) پشم/ اکریلیک
پشم/ اکریلیک یک ترکیب رایج در لباس‌های بافتنی و نخ‌ها می‌باشد که اغلب هم به فرم ترکیبی رنگرزی می‌شود. رنگزاهای پشم، اکریلیک (دارای بار منفی) و رنگزاهای اکریلیک، کاتیونیک (دارای بار مثبت) می‌باشند. در نتیجه برای این دو کلاس رنگزا، پتانسیل این‌که همدیگر را جذب کرده و در حمام رنگرزی ته‌نشین شوند وجود دارد.
بنابراین معمول است که ابتدا رنگزای پشم را به حمام اضافه کنند و اجازه دهند که توسط لیف پشم جذب شود و بعد رنگزای اکریلیک را بیفزایند. مواد کمکی هم برای کاهش جذب این دو رنگزا اضافه می‌شود.
۲ـ۳) پشم/ سلولز
الیاف سلولزی، هم شامل الیاف طبیعی مثل پنبه و کتان می‌شود هم شامل الیاف بازیافتی مثل ویسکوز. مهمترین مسئله در رنگرزی این الیاف در ترکیب با پشم این است که رنگزاهای سلولزی اغلب در محیط بازی کاربرد دارند و این محیط به شدت به پشم صدمه می‌زند و حتی آن را حل می‌کند. مشکل دیگر در رنگرزی پشم/ سلولز این است که پشم یک مقدار مشخصی از رنگزاهای سلولزی را جذب می‌کند. بنابراین برای رنگرزی موفق این ترکیب‌ها، انتخاب دقیق رنگزاها و شرایط کاربرد آنها لازم است. باید ابتدا یک لیف را رنگ کرده و سپس حمام رنگرزی را با انواع مختلف رنگزاها و مواد کمکی مورد نیاز برای رنگرزی لیف دوم پر کنیم.
۳ـ۳) پشم/ پلی‌آمید
پشم و پلی‌آمید از نظر ساختار شیمیائی مشابه‌اند و بنابراین می‌توانند با یک نوع رنگزا رنگ شوند. مشکل رنگرز این است که باید تفاوت بین تمایل جذب رنگزاهای موجود بین دو لیف را خنثی کند.
در مورد شیدهای متوسط، پلی‌آمید تمایل جذب بیشتری دارد و اگر رنگرز هیچ‌گونه دخالتی نکند، در شید عمیق‌تری نسبت به پشم رنگ می‌شود. الیاف پلی‌آمید در شیدهای عمیق‌تر، قبل از پشم اشباع می‌شوند و شرایط عکس می‌شود.
این مشکل با اضافه کردن مواد شیمیائی معین حل می‌شود. این مواد، پلی‌آمید را مسدود می‌کند و اشغال رنگ آن را کاهش می‌دهد.
۳ـ۴) پشم/ پلی‌استر
پشم/ پلی‌استر یک ترکیب برای پوشاک بافتنی می‌باشد. اگرچه بعضی اوقات از راه رنگرزی یک لیف رنگ می‌شوند، مقدار قابل توجهی از نخ‌ها و پارچه‌ها به شکل ترکیبی مورد رنگرزی قرار می‌گیرند. مشکل این رنگرزی دستیابی به یک رنگرزی رضایتبخش در جزء پلی‌استری است.
پلی‌استر معمولاً در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد رنگرزی می‌شود که در این دما پشم به شدت صدمه می‌بیند و بی‌رنگ می‌شود. بنابراین دماهای پائین‌تری باید اعمال شود و هم‌چنین رنگزاهای مورد استفاده برای جزء پلی‌استر باید خیلی به دقت انتخاب شود تا خواص ثباتی مطلوب در دمای پائین حاصل شود.
یک راه‌حل افزودن کریر (یک مادهٔ شیمیائی افزایش‌دهندهٔ مقدار برداشت رنگ توسط پلی‌استر) به حمام رنگرزی می‌باشد. راه‌حل دیگر، رنگرزی در دمای کمی پائین‌تر از رنگرزی پلی‌استر صددرصد می‌باشد، برای مثال ۱۲۰ درجه سانتیگراد و هم‌چنین اضافه کردن مواد شیمیائی (کمکی) به حمام برای محافظت لیف پشم از صدمات گسترده‌ که اغلب ترکیبی از این دو روش استفاده می‌شود.
۴) پیشرفت‌های اخیر
موضوع پیشرفت‌های اخیر بیشتر بر کاهش صدمات روی پشم که ناشی از رنگرزی می‌باشد تمرکز دارد. این موضوعات شامل کاهش زمان رنگرزی، کاهش دمای رنگرزی و به کارگیری مواد شیمیائی برای جلوگیری از واکنش‌های شیمیائی مخرب.
پیشرفت‌های دیگر در مورد خود رنگزاها می‌باشد. هدف، توسعهٔ رنگزاهائی است که قابل استفاده روی بیشتر کالاها هستند و روش‌های کاربردی یکسانی دارند. این امر فرآیند رنگرزی را ساده می‌کند و تعداد رنگزاهای موجود در مکان رنگرزی را کم می‌کند.
این پیشرفت در زمینهٔ ماشین‌آلات نیز اتفاق افتاده است، مهمترین پیشرفت در زمینهٔ اتوماسیون (خودکار شدن ماشین‌آلات) بوده است. تمام ماشین‌آلات مدرن با میکروپروسسورها تجهیز شده‌اند تا عملیات اصلی را کنترل کنند. هم‌چنین سیستم‌ها هم در دسترس می‌باشند، مخصوصاً برای رنگرزی نخ به‌منظور استفاده از روبات‌ها برای یک فرآیند رنگرزی کاملاً اتوماتیک.

ترجمه: مهندس آزاده موحد، کارشناس مهندسی شیمی نساجی و علوم الیاف، سرویس علمی ماهنامه نساجی امروز
مأخذ:
Wool Colouration”, from Australian Wool Innovation Limited website, ۲۰۰۷“

منبع : ماهنامه نساجی امروز