سفیدگری[1]

سفیدگری یک مرحلۀ مهم و اساسی در عملیات مقدماتی پارچه است. در این مرحله با از بین بردن ترکیبات رنگی ذاتی مواد نساجی سفیدگری انجام می­‌شود. به طور کلی، الیاف طبیعی و مخلوط آنها حدود ۵۰٪ از کل منسوجات را شامل می‌­شوند که به طور معمول همۀ آن­ها نیاز به سفیدگری دارند در حالی که منسوجات بشرساخت و مصنوعی تنها برای نیازهای خاص سفیدگری می­‌شوند.

متناسب با نوع منسوج، مواد شیمیایی متعددی می­‌توانند به عنوان سفید کننده مورد استفاده قرار گیرند. باید توجه داشت که قبل از انجام مراحل بعد از سفیدگری می‌­بایست با استفاده از ترکیباتی خاص، سفیدکننده های اضافی و باقی مانده روی سطح پارچه زدوده شود.

الیاف گیاهی طبیعی مانند پنبه، لینن، جوت و غیره حاوی مقدار زیادی رنگدانه مانند کلروفیل، زانتوفیل و کاروتن هستند که باعث تغییر رنگ سفید به قهوه ای مایل به زرد می‌­شوند. این مواد متناسب با شرایط آب و هوایی، منطقه کشت از یک محصول به محصول دیگر متفاوت هستند. به همین ترتیب ، الیاف حیوانی مانند پشم و ابریشم نیز حاوی ناخالصی‌های غیر پروتئینی هستند که باعث ایجاد رنگ خاصی می­‌شوند.

سفیدگری را می­‌توان در مراحل مختلف تبدیل الیاف به لباس یعنی روی الیاف، نخ، کلاف، پارچۀ بافته شده تاری پودی یا حلقوی،حوله، لباس­‌های دوخته شده و غیره با استفاده از انواع مختلف ماشین آلات با پردازش­‌های سادۀ دستی تا سفیدگری­های پیچیده و با استفاده از مواد مختلف با روش‌های رمق کشی تا مداوم انجام داد.

مواد شیمیایی سفیدکننده

اگرچه سفیدگری یک فرآیند قدیمی است ، اما عمده ترین مواد شیمیایی تجاری در چند قرن اخیر تولید شده‌­اند. سفید کننده‌­های مدرن نتیجۀ کار دانشمند قرن هجدهم Claude Bertholletبود که سفیدگری با هیپوکلریت سدیم را توسعه داد، بعدهاLouis Thnardهیدروژن پراکسید را تولید کرد که مورد استقبال گسترده‌­ای قرار گرفت.

به طورکلی فرایند سفیدگری متناسب با نوع منسوج و ماهیت ذرات رنگی می‌­تواند اکسیدکننده یا احیا کننده باشد.

در الیاف طبیعی عامل تولید کنندۀ رنگ را می‌­توان ترکیبات آلی حاوی پیوندهای دوگانه در نظر گرفت. رنگ زدایی آن­ها می‌­تواند با شکست کروموفورها، از بین بردن یک یا چند پیوند دوگانه در سیستم مزدوج و با شکست رزونانس رخ دهد.

Ø     سفید کننده‌های اکسیداتیو با شکست پیوندهای شیمیایی که کروموفور را می­‌سازند کار می‌­کنند و مولکول را به مادۀ دیگری که نور مرئی را جذب نمی‌­کند تغییر می­‌دهند.

Ø     سفیدکننده‌­های احیاکننده با تبدیل پیوندهای دوگانه در کروموفور به پیوندهای منفرد از طریق افزودن یک مول هیدروژن که توانایی جذب نور مرئی را از بین می­برد، کار می­‌کند.

درسفیدگری اکسیداتیو، معمولا کلر به عنوان اساس مواد سفیدکننده استفاده می‌­شود مانند هیپوکلریت سدیم، پودر سفیدکننده و سدیم کلریت. مواد شیمیایی اکسیداتیو که کلر ندارند عبارت‌اند از: هیدروژن پراکساید، سدیم پرسولفات، سدیم پرکربنات، سدیم پربورات و پراستیک اسید. گاهی اوقات سفیدکننده‌­های پراکسید به همراه کاتالیزورها و فعال کننده‌­هایی مانند تترا استیل اتیلن دی آمین (TAED) و سدیم نونانویلوکسی بنزن سولفونات (SNOBS) استفاده می­‌شوند.سفیدکننده‌­ها­ی احیائی شامل مشتقات سدیم دی تیونیت یا سدیم هیدروسولفیت ، سدیم تیوسولفات و مشتقات اسیدسولفینیک می‌­شوند.

روش­های معمول برای سفیدگری

·        روش غیر مداوم(discontinuous) یا بچ(Batch): کی­یِر(Kier )، ژیگر(Jigger )، وینچ(Winch )، پکیج(package )، سافت فلو(soft-flow )، جت(jet)

·        روش­های نیمه مداوم(Semi continuous): پدبچ(pad batch)، پدرول(pad roll)

·        روش­های مداوم(Continuous): جی باکس(J-box)، پدبخار(pad steam)

مواد شیمیایی اکسیداتیو به طور گسترده برای سفیدگری الیاف طبیعی مانند پنبه، لینن،جوت و پشم استفاده می­‌شوند در حالی که روش احیا برای پلی‌­آمید و پلی­اکریلات‌­ها استفاده می‌­شود. سفیدکننده‌­های حاوی کلر اگرچه مقرون به صرفه بوده اما کاربرد آن به دلیل مسائل بهداشتی و زیست محیطی بسیار محدود شده است با این حال هنوز هم در برخی مناطق از این مواد استفاده می­‌شود.

انتخاب مادۀ سفیدکننده به الیاف و ماشین آلات مورد استفاده، روش کاربرد، میزان سفیدی مورد انتظار بدون تأثیر منفی بر مقاومت الیاف و تأمین هزینه‌های اقتصادی مورد نظر بستگی دارد.

هیدروژن پراکساید متداول‌ترین و جهانی‌­ترین مادۀ سفیدکننده است که در شرایط مشخص زمانی ، دما ، pH و تثبیت کننده­ها برای راندمان بهینه استفاده می‌­شود.

مزایای استفاده از هیدروژن پراکساید

·        کاهش وزن کمتر منسوج نسبت به سفیدکنندۀ هیپوکلریت

·        کالای سفید شده جذب بیشتری نسبت به کالای سفید شده با هیپوکلریت دارد.

·         زردی کمتر کالاهای سفید، پس سفیدگری(post bleached) شده

·        مناسب برای سفیدگری پنبه، پشم و ابریشم

·        مناسب برای شست و شو وسفیدگری به صورت ترکیبی یا مداوم

چند نکته دربارۀ سفیدگری

تأثیر فلزات بر سفیدگری با هیپوکلریت

آهن و مس، اکسیداسیون سلولز با هیپوکلریت سدیم را تسریع می­‌بخشند و باعث تخریب الیاف می­‌شوند به همین دلیل به منظور جلوگیری از آسیب، پارچه باید عاری از اثرات فلزی یا زنگ زدگی باشد.

تجهیزات باید از فولاد ضدزنگ ساخته شود و مطمئن باشیم که هیچگونه مواد فلزی ناشی از زنگ زدگی لوله ها وارد منبع آب نشود. سختی‌­گیری منبع آب در سفیدگری با هیپوکلریت سدیم مهم ترین مرحله به شمار می­آید.

کاهش وزن پارچه در سفیدگری

سفیدگری منجر به کاهش وزن پارچه می‌­شود که میزان این کاهش به نوع مادۀ سفیدکننده بستگی دارد. دلیل این کاهش را می­‌توان به حذف مواد رنگی و آسیب الیاف در پروسۀ سفیدگری نسبت داد. در یک تحقیق مشخص شد که در پارچه‌های تاری پودی با بافت ساده ، کاهش وزن برای سفید کنندۀ هیپوکلریت سدیم تا ۱۱٪ و در سفید کنندۀ هیدروژن پراکسید تا ۸٪ است.

ضرورت پاک کردن سفیدکننده

به طور کلی فرایند سفیدگری با پراکسید به گونه­‌ای تنظیم می­‌شود که در پایان حدود ۱۰-۱۵٪ از مقدار اولیه پراکسید باقی بماند. این امر با بهینه سازی پارامترهای فرآیند و استفاده از تثبیت کننده‌های مناسب به دست می­آید. هدف اصلی، جلوگیری از تجزیۀ سریع و کنترل نشدۀ مادۀ اکسیدکنندۀ قوی است که به مقاومت کششی منسوجات سلولزی آسیب می­‌رساند. به طور مشابه ، در مورد عوامل سفیدکنندۀ دیگر، برای دستیابی به نتایج بهینه در ابتدا، مقدار کمی ماده اضافی استفاده می­‌شود که در پایان به صورت پسماند باقی می­‌ماند.

بعد از سفیدگری و قبل از رنگرزی لازم است که مادۀ سفیدکنندۀ باقی مانده روی منسوج از بین رود چرا که این ماده می‌­تواند بر کروموفور مادۀ رنگزا تاثیر بگذارد. عدم انجام این کار می­‌تواند منجر به رنگ پذیری ضعیف ، ایجاد سایه­‌های دسته­‌ای روی پارچه و همچنین رنگرزی نایکنواخت شود. بنابراین، به منظور رهایی از مواد باقی ماندۀ سفیدکننده، قبل از رنگرزی، یک فرآیندپاکسازی سفیدکننده باید انجام شود.

عملیات پاکسازی سفید کننده، در مورد سفیدگری بر پایه هیدروژن پراکساید،  "ازبین بردن پراکساید" یا "خنثی سازی" و در مورد سفیدگری برپایه کلر، "آنتی کلر" نیز نامیده می‌شود.

 این امر به طور خاص در فرآیندهایی که مواد به صورت بوبین یا عرض بسته مورد استفاده قرار می­‌گیرند ضروری است. در حالی که در فرآیندهای مداوم ، به دلیل عرض باز بودن پارچه و فرایند شستشوی جریان مخالف آب ، به طور کلی پاک سازی سفید کننده مورد نیاز نیست.

مواد رنگی مستقیم و راکتیو به طور کلی به عوامل اکسیدکننده حساس هستند و حتی مقدار کمی از هیدروژن پراکسید باقی­مانده پس از سفیدگری ممکن است تأثیر منفی بر رنگرزی و از دست دادن عمق رنگ داشته باشد. رنگ‌های خمی و گوگردی نسبتاً پایدار هستند و تحت تأثیرمواد شیمیایی سفید کننده باقی­مانده قرار نمی‌­گیرند ، با این وجود باز هم توصیه می­‌شود قبل از شروع رنگرزی عامل اکسید کنندۀ قوی پاکسازی شود تا از خنثی سازی مواد شیمیایی حل کننده رنگ که می‌تواند منجر به کاهش و ته نشینی این گروه از مواد رنگزا شود، جلوگیری نماید.

در زیرنمونه ای از تأثیر مقدار ماده سفیدکنندۀ باقی­مانده بر شید مشکی متوسط ایجاد شده با دستورالعمل ترکیبی رنگ bi-functional reactive آورده شده است.

روش‌­های از بین بردن سفیدکنندۀ اضافی

روش­های مختلفی جهت پاکسازی سفیدکننده در صنعت نساجی استفاده می­‌شود. این موارد شامل: شستشوی مکرر، تجزیۀ کاتالیزوری، خنثی سازی احیائی و از بین بردن آنزیمی است.

۱-    شستشو با آب شیرین روشی محبوب بود که بیشتر در گذشته استفاده می شد اما هنوز هم در برخی مناطق برای حذف کامل استفاده می­‌شود. این روش دارای معایبی است از جمله: نیاز به حجم زیاد آب برای شستشوی مکرر، افزایش مصرف انرژی برای گرم کردن آب که بی فایده است، افزایش زمان عملیات به دلیل تخلیه و دوباره پرکردن دستگاه.

۲-     در تجزیۀ کاتالیستی با استفاده از نمک یونی فلزهای سنگین تحت شرایط کنترل شدۀ دما و pH قلیایی، پراکسید هیدروژن باقی­مانده به سرعت تجزیه می­‌شود. اگرچه این فرآیند ساده ، سریع و مقرون به صرفه است اما اگر مقدار باقی­ماندۀ پراکسید زیاد باشد و فرآیند خوب کنترل نشود می‌­تواند منجر به تخریب سلولز و در نتیجه شکستگی نخ و ایجاد سوراخ توسط سوزن در پارچه ­شود.

۳-    . خنثی سازی احیائی بر اساس استفاده از عامل احیائی نمک غیرآلی مانند RUCORIT INPK است که در غلظتی برابر غلظت پراکسید باقی­مانده کار می­‌کند.

مزایای خاص این روش:

•صرفۀ اقتصادی

• آماده برای مصرف ، استفادۀ آسان و قابل پمپاژ بودن مایع فرموله شده

• پایدار در برابر آب سخت و شرایط فرآیند

• صرفه جویی در مصرف آب و انرژی

• در صورت انجام فرآیند سفیدگری نهایی، شاخص سفیدی را افزایش می‌­دهد.

• پس از فرآیند سفیدگری با کلر ، کلرامین را به طور موثر از بین می‌­برد.

• کاربرد آسان در فرآیندهایی با شرایط قلیایی و دمای بالا

•اتمسفر احیائی قلیایی را در حمام رنگ افزایش می­‌دهد و برای مواد رنگرزی شده با رنگزای خمی و گوگردی بسیار مناسب است.

• از آنجا که ترکیبی غیر آلی است، برخلاف ترکیبات آلی سبب افزایش COD و BOD پساب نمی­‌شود.

روش آنزیمی آخرین و پیشرفته ترین روش پاک سازی سفیدکننده است که به طور خاص برای خنثی سازی مادۀ اکسیدکننده بر پایۀهیدروژن پراکساید باقی­مانده در فرآیند سفیدگری نهایی ایجاد شده است. به طورکلی، آنزیمی که در این روش استفاده می­‌شود "کاتالاز" است که متعلق به دستۀ اکسیدو-رداکتاز است و دارایEC NO[2] 1.11.1.6است این آنزیم با واکنش زیر هیدروژن پراکساید را تجزیه می­‌کند:

2H2O2         2H2O + O2

این آنزیم یک بایوکاتالیست است که با تخمیر میکروارگانیسم­‌ها تولید می­‌شود وبه طورخاص بر پراکسید هیدروژن عمل می­‌کند و با کاهش انرژی فعال کننده بدون هیچ گونه عوارض جانبی مضر ، سرعت واکنش را افزایش می‌دهد. آنزیم ها نسبت به مواد شیمیایی که قبلاً نام برده شدگزینۀ راحت­‌تری هستند زیرا استفاده از آنها آسان­‌تر و سریع­‌تر است. با توجه به تلاش روزافزون تولیدکنندگان پارچه برای کاهش آلودگی در حین تولید، استفاده از آنزیم ها به دلیل ویژگی‌های غیر سمی بودن و سازگاری با محیط زیست به سرعت در حال گسترش است. مزایای روش آنزیمی نسبت به سایر روش­‌ها :

·        حذف کامل و سریع پراکسید هیدروژن باقیمانده

·        بهبود RFT[3] و قابلیت تکرار در رنگرزی بعدی

·        محصولات جانبی نسبت به مواد رنگزا و پارچه کاملاً بی اثر هستند.  

·        مناسب برای انجام عملیات از بین بردن پراکسید، در همان حمامی که عملیات رنگرزی در آن انجام
می شود.

·        سازگار با فرآیند پرزبری[4]برای کاربردهای ترکیبی

·        کاهش زمان فرآیند و در نتیجه افزایش توان تولید

·        زیست تخریب پذیری، بازگشت به طبیعت ، عدم ایجاد آلودگی زیست محیطی

مراجع: www.britannica.com

www.fibre2fashion.com