بخشی از مقاله
چکیده
مواد کمکی و تعاونی، به دلیل افزایش کیفیت محصولات در بازار رقابتی، با افزایش بازدهی تولید و کاهش ضایعات موجب صرفه جویی در هزینه های تمام شده می شوند. یکی از مواد کمکی که مصرف بسیار بالایی در صنعت نساجی دارد، دیسپرس کننده ها می باشند. دیسپرس کننده ها نقش مهمی در رنگرزی پلی استر با رنگزای دیسپرس دارند و به عنوان موادی جهت کمک به کاهش سایز رنگهای دیسپرس و افزایش حلالیت رنگهای دیسپرس به کار می روند. عدم پایداری دیسپرسیون رنگهای دیسپرس در محیط آبی موجب تجمع و رسوب رنگزا بر روی الیاف نساجی می شود و موجب کاهش بازده رنگرزی، کاهش ثبات سایشی و ثبات تری کالای رنگرزی شده و در نهایت کیفیت پایین کالای نساجی می گردد.
جهت پیشگیری از این مشکلات، کنترل کیفیت مواد دیسپرس کننده در کارخانجات ازاهمیت بالایی برخورداراست و اساس این پژوهش می باشد. در این مقاله سعی بر آن است که با روشهای علمی و استاندارد و روشهای تجربی، دیسپرس کننده های با ساختارهای شیمیایی مختلف را مورد بررسی قرار دهد. بدین منظور 4 نوع دیسپرس کننده با ساختارهای شیمیایی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. دیسپرس کننده های انتخابی در دو نوع سورفکتانتی و پلیمری و از نظر بار یونی، آنیونیک و نانیونیک می باشند. در این تحقیق هدف بررسی کنترل کیفیت این چهار نوع دیسپرس کننده می باشد. تست فیلتر، تست یکنواخت کننده، تست ثبات سایشی بعد از رنگرزی، تست ته نشینی، تست کف و تست کدورت روی دیسپرس کننده ها در آزمایشگاه و خط تولید انجام شد.نتایج تحقیق نشان داد که دیسپرس کننده های پلیمری نانیونیک در مجموع نتایج بهتری نسبت به سایر دیسپرس کننده ها داشته است.
-1مقدمه
یکی از پرمصرفترین مواد تعاونی در صنعت نساجی ، دیسپرس کننده ها می باشند. حضور دیسپرس کننده ها در حمام رنگرزی باعث کاهش سایز ذرات رنگ و افزایش انحلال مواد رنگزا در آب شده و این خود باعث دیسپرسیون آسان ذرات مواد رنگزا در آب می گردد.[1]میزان انحلال مواد رنگزای دیسپرس در آب حاوی مواد دیسپرس کننده، وابسته به ساختار شیمیایی مواد رنگزا، اندازه مولکولی، حضور گروههای قطبی و اثرات متقابل بین مولکولهای ماده رنگزا و مولکولهای دیسپرس کننده است. [2 ] عدم پایداری مواد رنگزا در حمام رنگرزی باعث تجمع ذرات می شود و این ذرات در حمام رنگرزی بر روی سطح لیف رسوب می کنند. رسوب ماده رنگزا علاوه بر کاهش بازده رنگرزی و نایکنواختی، سبب کاهش ثبات سایشی و ثبات تری و در نتیجه کیفیت پایین محصول تولیدی می گردد.
برای رنگرزی آسان و حل مشکلات احتمالی در رنگرزی الیاف غیر آبدوست با مواد رنگزای دیسپرس از مواد دیسپرس کننده استفاده می شود[3] .دیسپرس کننده ها مواد فعال سطحی و پلیمری هستند که از یک بخش غیر قطبی آبگریز شامل یک هیدروکربن خطی یا شاخه دار و یک بخش قطبی یا آبدوست تشکیل شده اند. بخش آبدوست می تواند یونی،غیر یونی یا یونی دوگانه باشد. دیسپرس کننده های مورد مصرف در نساجی در دو دسته سورفکتانتی و پلیمرهای محلول در آب طبقه بندی می شوند.دیسپرس کنند های سورفکتانتی شامل ترکیبات آنیونیک و نانیونیک می باشند.
ترکیبات آنیونیک عمدتا روی سطح ذرات کلونی ها جذب می شوند و ذرات رنگ دارای بار الکتریکی شده و به همین دلیل نیروهای دافعه بزرگتر از نیروهای جاذبه عمل می کنند و در نهایت به صورت خود به خود به صورت دیسپرس در می آیند. به دلیل اهمیت این موضوع، کنترل کیفیت مواد دیسپرس کننده در کارخانجات نساجی اساس این پژوهش می باشد . در این مقاله سعی بر آن است که با روشهای علمی و استاندارد و روشهای تجربی، دیسپرس کننده های مصرفی در کارخانجات صنعتی را مورد بررسی قرار دهد. دیسپرس کننده های انتخاب شده در این تست از نوع سورفکتانتی آنیونیک و نانیونیک می باشد. تست های انجام شده بر اساس روشهای استاندارد و روشهای صنعتی انتخاب شده است که شامل تست فیلتر، تست یکنواخت کننده، تست ثبات سایشی بعد از رنگرزی، تست ته نشینی، تست کف و تست کدورت می باشد.
-2 تئوری
همانطور که در بخش مقدمه عنوان شده است، جلوگیری از تجمع رنگزا های دیسپرس در رنگرزی پلی استر به عهده مواد دیسپرس کننده می باشد. مواد دیسپرس کننده با نفوذ به داخل کلونی های تشکیل شده باعث از هم پاشیده شدن آنها می شوند. مکانیسم عملکرد دیسپرس کننده ها در شکل شماره 1 نشان داده شده است.
مکانیسم عمل دیسپرس کننده ها
بر طبق نظریه Erik Kissa پایداری دیسپرسیون در برابر لخته شدن و ته نشینی وابسته به نیروهای جاذبه و دافعه بین ذرات رنگ است و به نحوی بستگی به واکنش های سطح مشترک آب، دیسپرس کننده و رنگ دارد. در نتیجه دیسپرسیون بر اساس واکنشهای الکترواستاتیک پایدار می شود.[4] میزان انحلال مواد رنگزای دیسپرس در آب حاوی مواد دیسپرس کننده به ساختار شیمیایی مواد رنگزا، اندازه مولکولی، حضور گروه های قطبی و اثرات متقابل بین مولکولهای ماده رنگزا و مولکولهای دیسپرس کننده بستگی دارد[5] .درمورد عملکرد دیسپرس کننده ها و رفتار متقابل آنها با مواد رنگزا در سیستم های آبی مطالعات بسیاری انجام گرفته است.
در این فرآیندها مواد فعال سطحی در درجه اول به عنوان خیس کننده ،دیسپرس کننده و یکنواخت کننده مورد استفاده قرار می گیرند.نیروهای مختلفی رفتار متقابل بین ماده رنگزا ومولکولهای فعال سطحی را کنترل می کند.نیروهای کولمبی بین مولکولهای مواد فعال سطحی و ماده رنگزا و نیروهای غیر کولمبی مانند نیروهای واندروالس تاثیر زیادی بر روی رفتار متقابل ماده رنگزا و ماده فعال سطحی می گذارند.
قدرت و شدت رفتار متقابل غیر آبدوست بین مولکولهای ماده رنگزا و ماده فعال سطحی به طول زنجیر آلکیل ماده فعال سطحی و تعداد یونهای موجود در سیستم بستگی دارد.[6] در ارتباط با انحلال مواد رنگزای دیسپرس در آب مقالات متعددی منتشر شده است و در آنها اثر دیسپرس کننده ها بر روی انحلال و سینتیک آن بررسی شده است.در این بررسی ها مشخص شده است که عواملی مانند غلظت دیسپرس کننده ،دما،غلظت بحرانی میسل و زمان بر روی میزان انحلال مواد رنگزای دیسپرس در آب موثر هستند.[7]
2بحث و نتایج
در این مقاله 4 نوع دیسپرس کننده از کمپانی های مختلف موجود در بازار رقابت تهیه شد. مشخصات این دیسپرس کننده ها در جدول1 آورده شده است. تست های علمی و تجربی انجام شده روی این دیسپرس کننده ها شامل 8 متغیر می باشد . اولین متغیر روش استاندارد فیلتر تست می باشدکه برای تمام نمونه های دیسپرس کننده انجام شد.[ 8]در این روش تست همانطور که در شکل 2 نشان داده شده، نیاز به ارلن مایر ، قیف بوخنر ،کاغذ صافی Whatman و پمپ خلا می باشد.
برای آماده کردن محلول جهت فیلتر کردن مقدار 2 گرم پودر رنگ دیسپرس را در200 سی سی آب مقطر حل کرده و در دمای 71 درجه سانتی گراد به مدت 10-5 دقیقه حرارت داده میشود. پی اچ محلول باید در محدوده ی 5-4,5 تنظیم شده باشد. مقدار 1گرم بر لیتر از دیسپرس کننده مورد نظر به محلول رنگ اضافه شده و سپس محلول در قیف بوخنر با کاغذ صافی Whatmanو پمپ خلاء - فشار560میلیمتر جیوه - به مدت 120 ثانیه فیلتر میشود، نهایتا پس از خشک شدن کاغذ صافی نتایج تست مشاهده می شود.
دومین متغیر تجربی برای مقایسه ی دیسپرس کننده ها تست ته نشینی ماده ی دیسپرس کننده است. به این صورت که پس از آماده سازی محلول %3 از رنگ مشکی دیسپرس دو قطره از رنگ موجود در لوله آزمایش ریخته شده و20 سی سی آب به آن اضافه میگردد. یک قطره اسید و یک قطره دیسپرس کننده به آن افزوده و لوله های آزمایش را تکان داده در نهایت مقدار ته نشینی رنگ در لوله آزمایش را بعد از 2 ساعت،4 ساعت و 6 ساعت به صورت چشمی بررسی می شود - شکل . - 4
