بخشی از مقاله
پکتيناژ قليايي
روشي زيست محيطي در آماده سازي پنبه
پکتيناژ قليايي که اخيراً و به تازگي کشف شده است ممکن است روش آماده سازي پنبه را در سطح جهاني تغيير دهد ثبات آماده سازي پنبه در شکل ليف ، نخ يا پارچه به عنوان يک پارامتر حساس در فرايندهاي مرطوب نساجي در دنيا معرفي شده است اگر پارچه بصورت يکنواخت آماده سازي شود کيفيت حاصله از عمليات فرآوري تر بعدي، نظير سفيد گري ، مرسريزاسيون ، رنگرزي ، چاپ ، يا تکميل ، شديداً تحت تأثير قرار مي گيرد.
هرگونه اصلاحي در آماده سازي پنبه که منجر به يک آماده سازي يکنواخت و با ثبات گردد و کاهش هزينه کلي و کاهش غلظت مواد شيميايي آلاينده محيط زيست در پسابها نيز مد نظر باشند بايد با استقبال گرم جامعه بين المللي فرآوري تر نساجي مواجه گردد.
جهت درک بهتر نياز به آماده سازي پنبه مروري بر شکل و مورفولوژي ليف پنبه مفيد مي باشد شرح مختصر آن به قرار زير است :
پنبه داراي يک ليف دانه پرزي است يعني هر ليفي يک تک سلول دارد که از قشر خارجي پوست دانه پنبه رشد مي کند که در شکل ia نشان داده است .
حدوداً در بيست روز اول رشد ، رشد طولي ليف ادامه مي يابد تا به يک ماکزيمم برسد که خود اين ماکزيمم رشد به شرايط رشد و نوع پنبه بستگي دارد سطح مقطع محور ليف در اين مرحله عمدتاً يک لومن از شيره سلول است که همراه با ديواره اوليه مي باشد و اين ديوار شامل سلولز ، پکتين ، پروتئين و چربي (واکس ) است .(شکل ib)
مرحله بعدي رشد ليف در 35 تا 50 روز بعدي زماني که ديواره ثانويه شروع به رشد مي کند اتفاق مي افتد ديواره سلولز از خارج به داخل توسعه مي يابد (شکل IC ) و حجم ليف را تشکيل مي دهد پس از اينکه غوزه پنبه باز مي شود لومن جمع مي شود و ليف محور فرو مي افتد (ليف از حالت محور خارج مي شود ) تا سطح مقطع صاف و تخت تري تشکيل دهد
در اين زمان اساساً ليف شامل يک ديواره اوليه ، يک ديواره ثانويه و يک لومن حاوي بقاياي ماتريس بين سلولي مي باشد .
ديواره اوليه
از آنجا که ديواره اوليه که ليف را احاطه مي کند عامل جذب کم (پائين ) ليف غيرآماده شده است ، بررسي تحقيقات اين ديواره با جزئيات بيشتر سودمند خواهد بود ديوار اوليه شامل ماتريسي از سلول است که در آن مخلوطي از پکتين ها ، پروتئين ها ، چربي ، ساير ترکيبات آلي و خاکستر ديسپرس و پراکنده شده اند.
درصد تقريبي هر يک از اين مواد در جدول I داده شده است .
پکتين ها شامل اسيدهاي پلي گالاکتورونيک هستند که به فرم نمک هاي کلسيم ، منيزيم ، آهن يا حتي آلومينيوم تبديل شده اند و اين نمک ها در آب نامحلولند مونومرهاي سازنده پروتئين ها ، اسيدهاي آمينه پيچيده هستند در حالي که واکس عمدتاً از الکل هاي آليفاتيک بزرگتر ، اسيدهاي چرب و اترهاي آن هاست ساير ترکيبات آلي که در ديواره اوليه هستند شامل کربوهيدرات هاي پيچيده اند خاکستر از اجزاي قليايي خاک و يونهاي فسفات و پتاسيم تشکيل شده است .
چنين احتمالي مي رود که پکتينها ، پروتئينها ، واکس و ساير مواد بصورت يکنواخت در ديواره اوليه توزيع نشده باشند.
معقولانه است که اجزاء غيرسلولزي ديواره اوليه بيشتر در ناحيه خارجي تر ديواره اوليه متمرکز باشند و غلظت آنها رو به ديواره ثانويه کاهش يابد همانطور که بصورت شماتيک در شکل 2 نشان داده شده است در حقيقت ، کيوتيکل نام برده شده يک لايه مجزا نيست بلکه خارجي ترين ناحيه ديواره اوليه است که غلظت اجزاء غيرسلولزي در آنجا بالاترين ميزان است.
آماده سازي به روش معمول دستي
تکنيک مرسوم در جاذب الرطوبه کردن پنبه براي فرايند –تر بعدي مشتمل است بر شستشوي مواد پنبه اي نساجي در محلول قليايي داغ هيدروکسيد سديم ، همراه با مواد مرطوب کننده ، ديسپرس کننده ،امولسين کننده ، مواد دفع يون (کي لپت کننده ها) يا ساير مواد شيميايي ، چنين عملياتي ، مواد غيرسلولزي را خارج مي سازد بنابراين در سطح ديواره اوليه ، ترکهايي در ماتريس ايجاد مي شود که باعث نفوذ آب به داخل ليف پنبه مي گردد.
البته شستشو با قلياي داغ منجر به توليد اکسي سلولز و کاهش استحکام ليف مربوطه مي گردد مگر اينکه مراقبتهايي در نظر گرفته شود علاوه بر اين ، شستشوي قلياي داغ ، مواد شيميايي آلاينده محيط زيست را به پساب نساجي مي افزايد.
آنزيمها
بايد متذکر شويم که آنزيمها همان کاتاليستهاي بيولوژيکي هستند که شامل پروتئينهاي پيچيده سه بعدي اند که از زنجيرهاي پلي پپتبدي تشکيل يافته اند اکثر آنزيمهايي که مصارف صنعتي دارند معمولاً يا از منابع قارچي اند يا باکتريايي . اگر چه که اين پروتئينها واکنشها را به شدت تسريع مي سازند ولي آنزيمها نمي توانند اتفاق واکنشي را سبب شوند که در حالت عادي روي نمي دهد ؛ البته در غياب آنزيمها مدت زمان بسيار طولاني به صورت ماهها يا سالها ممکن است مورد نياز باشد تا بعضي واکنشها اتفاق بيفتد.
در فرايند – تر نساجي ، استفاده اوليه از آنزيمها در واقع پيشرفت هيدروليز بسترهاي ويژه است يک فرايند براي تبديل مواد نامحلول در آب به محصولاتي که در آب حل مي شوند و مي توانند جدا شوند استفاده از آنزيم آميلاز در دهه 1850 براي جداسازي آهار نشاسته از پارچه پنبه اي ابتدا ثابت کرد که آنزيمها به عنوان انتخابي مثبت در مقابل مواد شيميايي مضر براي محيط زيست در پروسه – تر نساجي عمل مي کنند.
البته ، تا اين اواخر ، سلولاز تنها آنزيمي بوده که استفاده گسترده در پروسه –تر نساجي داشته است از مواردي که سلولاز استفاده وسيع بين المللي يافته است مي توان سنگشويي جينها جهت ايجاد ظاهري پوسيده که بسيار مرسوم نيز مي باشد و نيز تکميل سطحي پارچه پنبه اي براي زدودن الياف سطحي را نام برد.
آماده سازي طبيعي
تحقيقات مدرن در زمينه هاي سنگشويي يا نشان داده اند که پارچه پنبه اي که با سلولاز در غلظتهاي به اندازه کافي بالا جهت حصول نتيجه مثبت در هر دو زمينه عملکرده مي شوند جذب آب بالايي خواهد يافت البته چنين غلظتهاي بالايي از سلولاز در عمليات عادي باعث فقدان وزن بسيار زياد با تخريب پارچه مي شود.
بنابراين ، بعضي محققان غلظتهاي پايين تري از سلولاز را بکار بردند تا ليف پنبه جاذب شود و با خوشحالي دريافتند که عمليات سلولاز ظاهراً اين توانايي را دارند که پنبه را جاذب کنند در حقيقت ، جذب پارچه اي که با سلولاز عمل کرده مي شود بيشتر مي گردد ولي آنزيمهاي سلولازي که در تحقيقات گوناگون استفاده مي شوند خالص نيستند اکنون مي دانند که ناخالصي پکتيناژ موجود در سلولاز عامل مؤثر در جذب آب اصلاح شده پنبه اي است که در معرض عمليات معتدل سلولازي قرار گرفته است.
پکتيني که در ديواره اوليه ليف پنبه است يک چسب بيولوژيکي قوي است همانطور که قبلاً گفته شد اين چسب بيولوژيکي شامل اسيدهاي پلي گالاکتورونيک است که در مرحله رشد ليف به مقدار زيادي به نمکهاي کلسيم ، منيزيم ، آهن و غيره تبديل شده اند اين نمکهاي پکتين که اکثراً در آب نامحلولند ، واکسها و پروتئينها را در ماتريس ديواره اوليه به همديگر اتصال مي دهند تا سد حفاظتي ليف پنبه در طول مرحله رشد شکل بگيرد.
بنابراين ، هيدروليز پکتين در ماتريس ديواره اوليه يک ترک مؤثر در ماتريس ايجاد مي کند که بدون ايجاد اثر منفي تخريب سلولز ، جذب آب بالايي را بوجود مي آورد البته ، تمام آنزيمهاي پکتيناژ در هيدروليز پکتين مؤثر نيستند.
بهترين پکتيناژها ظاهراً آنهايي هستند که بتوانند تحت شرايط قليايي ضعيف حتي در حضور عواملي کي ليت کننده واکنش بدهند اکثر پکتيناژهاي مرسوم تحت اين شرايط سودمند تجاري ، فعال نيستند.
پکتيناژ قليايي
اخيراً دانشمندان در نوو نورديسک موفق شده اند که يک پکتيناژ قليايي بسيار قوي را جداسازي کنند اين پکتيناژ جديد در درجه حرارتهاي معتدل تحت شرايط قليايي متوسط و بافري شده بخوبي عمل مي کند حتي زماني که در حمام آماده سازي عوامل کي ليت کننده و مرطوب کننده انتخابي نيز وجود داشته باشد .
پکتيناژ قليايي نسبتاً يک ساختار سه بعدي دارد و به روي بستر سه بعدي پکتين به شکل "قفل و کليد" جذب مي گردد، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است هيدروليز پکتين در وضعيت کمپلکس پکتين / پکتيناژ بهم وصل شده و در سطح بين آن دو بسيار سريعتر مي باشد و محصولاتي توليد مي کند که از ماتريس ديواره اوليه جدا مي شوند هيدروليز ساختار ماتريس را سست کرده و آنزيم را رها مي کند تا سريعاً به نواحي ديگري از بستر پکتين متصل شود.
فرايند هيدروليز به سرعت در نواحي گوناگون ديواره اوليه تکرار مي شود و ليف پنبه اي توليد مي کند که جذب آن معادل جذب پنبه اي خواهد بود که با فرآيندهاي مرسوم آلوده کننده محيط زيست تهيه شده است.
يک جنبه مثبت غير منتظره آماده سازي طبيعي با پکتيناژ قليايي اين است که پنبه آن بسيار نرمتر از پنبه آماده شده با هيدروکسيد سديم است چنين تصور مي شود که علت اين نرمي ، نگهداري واکس مفيد بيشتري بواسطه ليف پنبه است اگر چه با اين آماده سازي واکس بصورت انتخابي جدا مي شود ولي ليف حاصله جذب آب بسيار عالي خواهد داشت.
خواص رنگرزي
تحقيقات جاري در دانشگاه جورجيا در رابطه با ويژگيهاي رنگرزي پنبه آماده سازي شده به روش طبيعي در مقابل روش مرسوم نشان مي دهند که از نظر آماري هيچگونه تغييرات مهمي در عمق رنگ يا فام و در خواص ثباتي مشاهده نمي گردد بعنوان مثال ، پارچه هاي حلقوي پنبه اي با دو تکنيک مرسوم قليايي و روش بيوبا پکتيناژ قليايي آماده سازي شده با يکسري از رنگهاي مستقيم رنگرزي شدند شرايط آزمايش به قرار زير بود:
غلظت رنگ : 4% وزني پارچه ، :L:R 1/40 ؛ غلظت نمک : gr/lit 20 ؛ درجه حرارت رنگرزي : 90 ، مدت رنگرزي : 60 دقيقه
پس از رنگرزي پارچه ها خشک شدند و انعکاس آنها اندازه گيري شد براي هر رنگرزي ، انعکاس در طول موج مينيمم به ارزش شناخته شده k/s تبديل شد تا عمق نسبي رنگ را مشخص کند زماني که ساير فاکتورها در تساوي باشند درجه k/s متناسب با غلظت رنگ در پارچه است نتايج اين اندازه گيريها در شکل 4 نشان داده شده است.
واضح است که طبق شکل 4 از نظر آماري هيچگونه تغييرات مهم و مشخصي در عمق رنگ بين پارچه هاي شسته شده با قليا و آماده سازي شده به روش بايو براي هر يک از رنگرزيهاي مستقيم وجود ندارد.
نتيجه گيري
آزمايشات دستگاهي با تکنيک آماده سازي طبيعي نشان داده اند که اين فرايند حتي ارزانتر از فرايند آماده سازي مرسوم است زماني که نظارت زيست محيطي در هزينه پايين تري حاصل مي گردد موانع اقتصادي در مقابل پيشرفتهاي تکنولوژيکي برطرف مي شوند چنين انتظار مي رود که در چندين سال آينده روش آماده سازي طبيعي بين شيميدانهاي نساجي از نظر بين المللي يک روش آماده سازي انتخابي مي گردد.
ديدگاه عملي اثر آمونياک بر روي پارچه هاي بافته شده سلولز طبيعي
اثر آمونياک مايع بر روي پارچه هاي بافته شده از الياف طبيعي بسيار مطلوب بوده و قابل جايگزيني با اثر مرسريزاسيون نمي باشد بکارگيري تکميل شيميايي پس از عملکرد آمونياک مايع ، باعث ايجاد پيشرفت هاي انحصاري در کيفيت پارچه هاي حاصل از الياف پنبه و الياف ساقه اي مي گردد که به مصرف توليد انواع بلوز، پيراهن و البسه صنعتي مي رسد از جمله مزيت هاي استفاده از آمونياک مايع ، بهبود خواص پوششي و مراقبت آسان البسه مي باشد.
اثر آمونياک مايع بر مواد الياف سلولز طبيعي ، اولين بار در دهه هفتاد توسط کمپاني سن فورايزد تحت نام سن فورست sanfor-set جهت تکميل پارچه هاي جين مورد استفاده قرار گرفت و پس از مدت زمان کوتاهي اين تکنولوژي در آلمان توسط کمپاني مارتيني به کار گرفته شد.
از سال 1984 کمپاني Vermatex نيز از عمليات آمونياک مايع تحت عنوان عمليات sanfor-set استفاده نمود که به طور موفقيت آميزي در عمليات تکميل به طور عملي مورد استفاده قرار گرفت.
تفاوت هاي موجود بين دو نحوه عملکرد
امروزه در اروپا از هر دو روش عملکرد آمونياک مايع در چرخه تکميل کالاي نساجي استفاده مي گردد و از آن به عنوان يک ماده آماده کننده جهت دستيابي به خواص مناسب پوششي و مراقبت آسان کالاي نساجي( صنعت نساجي /96) استفاده مي شود به طور انحصاري تفاوت عمده اين دو روش عملکرد در خارج سازي آمونياک از کالاي نساجي پس از فرآيند تورم الياف مي باشد نحوه خارج سازي آمونياک اثراتي را بر روي خواص پارچه هاي تکميل شده به جاي مي گذارد بعد از اشباع کالاي نساجي با محلول آمونياک آن را به مدت چند ثانيه در معرض مقادير مناسبي از ماده متورم کننده (عمليات sanfor-set 4 تا 8 ثانيه و عمليات Beaufixe 10 تا 20 ثانيه ) قرار مي دهند.
1- در فرآيند sanfor-set آمونياک به طور عمده در حين فرآيند خشک کردن پارچه در خشک کن هاي سيلندري در دماي 130 تا 145 درجه سانتي گراد از پارچه خارج مي شود در اين حالت آمونياک به صورت گاز درآمده و همراه با بخار اشباع از آمونياک، از داخل پارچه خارج مي گردد در نتيجه تنها حدود 1/0% از آمونياک در داخل پارچه باقي مي ماند که نهايتاً در حين عمليات شستشو با آب که قبل از تکميل شيميايي انجام مي گيرد اين مقدار جزئي نيز از داخل پارچه خارج مي گردد.
2- در فرآيند Baeu-fixe ابتدا قسمتي از آمونياک به صورت گازي شکل از پارچه خارج مي شود به طوري که 80% از آن داخل پارچه باقي مي ماند که اين مقدار اضافي طي فرآيند شستشوي پارچه با آب سرد و متعاقباً با آب داغ و سپس خشک نمودن پارچه در استنتر در دماي 100 تا 120 از پارچه خارج مي شود به طوري که عملاً پس از اين عمليات آمونياک اضافي در داخل کالاي نساجي باقي نمي ماند.
امروزه چه محصولاتي و با چه خصوصياتي توليد مي شوند؟
جدول 1 محصولات مهمي را که امروزه براساس فرآيند اثر آمونياک مايع توليد مي شود نشان مي دهد از لحاظ کيفيتي بيشترين تأثير اين فرآيند در توليد بلوزهاي 100% پنبه و البسه صنعتي جهت مصارف متفاوت مي باشد استفاده از آمونياک مايع قبل از تکميل پارچه هاي 100% پنبه جهت مصارف صنعتي و همچنين پارچه هاي حاصل از الياف ساقه اي ، باعث ايجاد خواص مناسب در پارچه از جمله کاهش ميزان آب رفتگي ، شستشو و خشک کردن آسان شده است.
همچنين در مورد پارچه هاي بافته شده از الياف ساقه اي ، بهبود خاصيت چروک پذيري به طور محسوسي قابل مشاهده مي باشد از آنجائي که فرآيند آمونياک مايع ، نقاط ضعف پارچه هاي بافته شده از الياف ساقه اي را بهبود بخشيده است سطح زير کشت مناطق مساعد جهت کشاورزي نيز در بسياري از نقاط تغيير نموده و به جاي کشت خواربار ، توليد الياف ساقه اي مورد توجه قرار گرفته است.
با توجه به نتايج آزمون مندرج در جدول 2 که از بررسي ميليون ها نمونه شسته شده ارائه شده است بهبود خواص پوششي و مراقبتي انواع بلوز ، در اثر استفاده از فرآيند آمونياک مايع کاملاً محسوس مي باشد در صورتي که فرآيند تکميل به تنهايي مورد استفاده قرار گيرد در حين مصرف کالاي نساجي ، ثبات رنگ آن در برابر عوامل مختلف از جمله در برابر شستشو پائين مي باشد البته بر حسب کيفيت پنبه مصرفي و در صورت استفاده از فرآيند مناسب جهت تکميل مي توان حفظ ثبات رنگ البسه را حتي پس از 30 بار شستشو و يا بيشتر انتظار داشت.
نتايج مندرج در جدول 2 جهت البسه صنعتي از جنس 100% پنبه نيز قابل تعميم مي باشد بنابراين امروزه با استفاده از فرآيند آمونياک مايع دستيابي به خواص زير امکان پذير مي باشد.
1- عملکرد البسه پنبه اي در حين مصرف به خوبي البسه پنبه – پلي استر مي باشد.
2- خواص پوششي و راحتي البسه پنبه اي در حين مصرف بسيار بهتر از البسه پنبه پلي استر بوده و شباهت اين نوع البسه از لحاظ دوام نيز به البسه پنبه پلي استر بيشتر مي باشد.
شواهد علمي نشان مي دهد که محصولات حاصل از الياف ساقه اي و يا مخلوط الياف پنبه و الياف ساقه اي را مي توان به گونه اي تکميل نمود که خواص پوششي مطلوب (البسه بشور و بپوش) که زماني قابل دستيابي نبود برآورده شود خواص منتجه از محصولات تکميل شده با آمونياک منجر به ارائه طرح هاي جديدي مي گردد که در بازار مصرف مورد استقبال قرار مي گيرند.
جالب توجه است که بدانيد در مورد حدود 90% از فرآورده هاي نساجي در اروپا که تحت اثر فرآيند آمونياک مايع قرار مي گيرند فرآيند مناسبي که به عنوان عمليات تکميل شيميايي مورد استفاده قرار مي گيرد با اصول قابل دستيابي توسط فرآيندهاي Baeu-fixe,sanfor-set متفاوت مي باشند.
شروط اصلي جهت دستيابي به سطح کيفيتي بالا
جهت دستيابي به سطح کيفيتي بالا بايد نيازمندي ها در حين تکميل در نظر گرفته شود و همچنين بايد ويژگي هاي تغيير يافته سلولز در اثر مجاورت با آمونياک مايع مورد توجه قرار گيرد.
پيش نيازها
