سفیدگری پارچه چیست؟و چه تاثیری در چاپ دارد؟

سفیدگری

اغلب الیاف طبیعی نظیر پنبه، کتان، پشم و ابریشم بسته به نوع محیط و شرایط رشد بعد از مرحله ئ شست وشو و خارج کردن ناخالصی ها، دارای رنگدانه یا پیگمنت های طبیعی به خصوصی می باشند که اگر این رنگ ها با عمل سفیدگری از بین نرود، کیفیت و شید رنگ محصولات چاپ یا رنگرزی شده و شفافیت و سفیدی محصول بی رنگ و کم رنگ یا زمینه سفید برای چاپ پارچه، دستخوش تغییرات قرار می گیرد. به عنوان مثال اگر رنگ زرد الیاف پنبه از بین نرود در رنگرزی و ترکیب با رنگی مثل آبی، لکه های رنگ سبزی بر کالا ایجاد می شود که مطلوب نمی باشد. در برخی موارد جهت سفیدی بیشتر در الیاف طبیعی، بازیافته و مصنوعی از سفیدکننده های نوری استفاده می شود. سفیدکننده های نوری مکمل سفیدگری می باشند و باعث سفیدی و شفافیت بیشتر در الیاف می گردند. این نکته را همواره در نظر بگیرید در مواردی که قرار است پارچه را با رنگ های تیره مات رنگ گردند نیازی به سفیدگری قوی نمی باشد. امروزه جهت کاهش مصرف آب، انرژی و مواد مصرفی، کاهش چشمگیر آهار نشاسته روی پارچه، افزایش درجۀ سفیدی پارچه، کاهش قیمت تمام شدۀ کالا، کاهش پساب های صنعتی و رفع مشکلات زیست محیطی، پخت و سفیدگری هم زمان کالای نساجی مورد توجه قرار گرفته است.

مراحل پخت و سفیدگری هم زمان پارچه سلولزی

سفیدگری کالای سلولزی

مهم ترین کالای سلولزی که تحت عملیات سفیدگری قرار می گیرد، شامل پنبه، کتان، کالای بازیافته نظیر استات سلولز یا مخلوطی از الیاف پنبه و بازیافته سلولزی می باشد. الیاف سلولزی اغلب توسط مواد اکسید کننده نظیر آب اکسیژنه، آب ژاول و کلریت سدیم سفیدگری می شوند (سفیدگری اکسیداسیونی) و از مواد احیا کننده کمتر استفاده می شود.
مهم ترین مواد اکسید کننده و احیا کننده که جهت سفیدگری کالاهای سلولزی استفاده می شوند، عبارت اند از:

1- هیپو کلریت ها (مثل هیپو کلریت سدیم (مایع آب ژاول) و هیپو کلریت کلسیم (پودر سفیدگری)

2- پراکسیدها مثل پراکسید هیدروژن (آب اکسیژنه)، پربرات سدیم، پر استیک اسید، پر اکسید سدیم، پر کربنات سدیم

3- کلریت سدیم

سفیدگری کالای سلولزی با پراکسید هیدروژن (آب اکسیژنه)

یکی از متداول ترین و مناسب ترین ماده جهت سفیدگری کالاهای نساجی آب اکسیژنه می باشد. آب اکسیژنه مایعی اکسید کننده، بی بو، پایدار و مقرون به صرفه می باشد که در زمان انبار، مصرف، نگهداری و سفیدگری، تجزیه ناپذیر و قابل کنترل می باشد. آب اکسیژنه در برابر حرارت و نور تجزیه پذیر می باشد؛ بنابراین لازم است در جای خنک و تاریک در ظروف تیره نگهداری شود. از آنجایی که آب اکسیژنه با ناخالصی های پنبه واکنش نمی دهد؛ بنابراین بدون انجام فرایند پخت و شست وشوی اولیه در حضور قلیایی در دمای جوش، می توان عمل شست وشو را بعد از عمل سفیدگری با هزینه کمتری انجام داد به طوری که منجر به صرفه جویی در وقت و انرژی می شود و استحکام کالا نیز کم نمی شود. فلزاتی (کاتالیست هایی) نظیر آهن، مس و جیوه در حمام سفیدگری اثر کاتالیزوری داشته و باعث تجزیه سریع آب اکسیژنه می شوند؛ بنابراین لازم است قبل از عمل سفیدگری با آب اکسیژنه، آب مصرفی کنترل شود تا مقدار این فلزات در آب موجود از یک میلی گرم در لیتر فراتر نرود. با استفاده از مواد سطح فعال مناسب و مواد سختی گیر تا حدودی این فلزات از آب حذف می شوند. آب اکسیژنه اغلب در حضور یک ماده پایدار کننده، کاهنده و کنترل کننده سرعت تجزیه آب اکسیژنه نظیر پایدارکننده های آلی یا سیلیکات سدیم و یک قلیایی مثل سود سوزآور جهت تأمین سفیدگری جهت PH حدود 10-11استفاده می شود. جهت افزایش سرعت نفوذ آب اکسیژنه و سرعت عمل سفیدگری در ماشین های سفیدگری با سرعت بالا که فرصت جذب مواد سفیدگری کمتر می باشد، از مواد سطح فعال خیس کننده، مرطوب کننده یا نفوذدهنده نیز در حمام استفاده می شود.

-بهترین دما جهت عمل سفیدگری با آب اکسیژنه دمای حدود 90 درجه سانتی گراد به مدت 30-90 دقیقه می باشد. سفیدگری در دمای بالاتر از 110 درجه سانتی گراد، باعث حذف تمام چربی موجود در پارچه، زبر و خشن شدن زیردست پارچه و کاهش قابلیت دوزندگی پارچه تاری ـ پودی می شود.

-آب اکسیژنه هنگام تجزیه در محیط قلیایی، یون پرهیدراکسی تولید می کند که عامل اصلی سفیدگری می باشد. به تعداد حجم اکسیژن آزاد شده از یک حجم محلول آب اکسیژنه، ارزش آب اکسیژنه گفته می شود در سفیدگری اغلب از آب اکسیژنه 27.5 و 35 درصد وزنی استفاده می شود که ارزش حجمی این آب اکسیژنه ها 100 و 131 می باشد.

سفیدگری به روش آب اکسیژنه را بر روی انواع کالاهای سلولزی از قبیل پنبه، کتان، بازیافته سلولزی، مخلوط پنبه ـ پلی استر، مخلوط پنبه ـ ویسکوز در ماشین های غیر مداوم ژیگر، وینچ، کی یر، اتوکلاو و نیمه مداوم پدـ بچ، مداوم پدـ استیم (بخار)، جی باکس، اس تی گنیس، گنوال، دانگلر و… انجام می دهند. اغلب پارچه های سبک و نازک به فرم طنابی و پارچه های ضخیم، سنگین و چروک پذیر به صورت عرض باز سفیدگری می شوند. ماشین های سفیدگری غیر مداوم، اغلب جزو ماشین های رنگرزی می باشند.

یکی از پرکاربردترین ماشین سفیدگری نیمه مداوم، ماشین پد ـ رول می باشد که شامل سه بخش اصلی مخزن محلول سفیدگری، غلطک های فولارد یا فشار دهنده و محفظه حرارتی می باشد. در این ماشین ها، پارچه از روی غلتک حامل پارچه باز می شود و پس از عبور از غلتک های راهنما وارد مخزن حاوی محلول سفیدگری می گردد. پارچه در مخزن به محلول سفیدگری پد یا آغشته می شود و پس از عبور از مخزن از بین غلتک های فولارد با برداشت معین عبور می کند تا محلول اضافی آن جدا شود. پارچه در نهایت در یک محفظه حرارتی قابل تنظیم و کنترل به دور غلتک های مخصوص پیچیده می شود و مدتی در این مخزن می ماند. غلتک های پارچه در محفظه حرارتی توسط یک الکتروموتور به آرامی چرخش می کند تا از جمع شدن مواد سفیدگری در یک نقطه و ایجاد لکه جلوگیری به عمل آید.
یکی از مدرن ترین ماشین های سفیدگری مداوم، ماشین جی باکس(J. BOX) می باشد. قسمتی از این ماشین که پارچه در آن انباشته می شود به شکل حرف J در انگلیسی می باشد. در این ماشین پارچه پس از آغشته شدن به محلول سفیدگری و عبور از غلتک های فشاردهنده یا فولارد، از داخل یک لوله حرارتی که توسط بخار گرم می شود، عبور می کند و در نهایت برای مدت مشخصی در مخزن جی باکس ماشین باقی می ماند. پس از پایان زمان لازم پارچه از دماغه مخزن خارج می شود و پس از عبور از بین دو غلتک وارد قسمت شست وشو می شود. در پایان پارچه وارد واحد خشک کن می گردد.

عملیات شست و شو و سفیدگری دو مرحله ای پارچه به روش مدوام در J-box

سفیدگری مخلوط پنبه ـ پلی استر با 10 تا 12 سی سی در لیتر آب اکسیژنه 35 درصد، 10 تا 12 سی سی در لیتر سیلیکات سدیم و 2 تا 4 گرم در لیتر سود سوزآور 100 درصد در ماشین جی باکس در دمای 95 درجه سانتی گراد به مدت 75 دقیقه انجام می شود.

بعد از سفیدگری کالای سلولزی جهت جلوگیری از کاهش استحکام کالا و عوارض بعدی، حمام را تخلیه می کنند و یک بار کالا را آبکشی می کنند. در مرتبه دوم نیم تا 1 سی سی در لیتر آنزیم کاتالاز را به حمام اضافه می کنند و کالا را در دمای 45 تا 55 درجه سانتی گراد و شرایط محیطی PH حدود 7ـ 5 و زمان 30 دقیقه در دمای 70 تا 90 درجه سانتی گراد عمل می کنند. در جدول زیر یک نمونه نسخه سفیدگری پارچه پنبه ای با آب اکسیژنه در ماشین کی یر نشان داده شده است.

یک نمونه نسخه سفیدگری پارچه پنبه ای در ماشین کی یر با آب اکسیژنه

سفیدگری کالای سلولزی با هیپوکلریت سدیم (آب ژاول)

هیپوکلریت سدیم ماده ای اکسید کننده و سفیدکننده با رنگ زرد مایل به سبز می باشد که در نوع تجاری14 تا 15 درصد وزنی(140-150 گرم در لیتر) کلر فعال موجود می باشد. این ماده جایگزین پودر سفیدگری (هیدرو سولفیت کلسیم) شده است. هیپوکلریت سدیم مقداری ناپایدار می باشد؛ به خصوص زمانی که این ماده به مدت طولانی در انبار باشد یا در مجاورت نور و حرارت قرار گیرد سریع تر و بیشتر تجزیه می گردد. عامل سفیدگری در این ماده کلر فعال می باشد. قبل از سفیدگری مقدار کلر فعال موجود در هیپوکلریت سدیم از روش هایی نظیر دستگاه هیدرومتر و روش های تیتراسیون اندازه گیری می شود و سپس بر اساس آن محاسبات سفیدگری انجام می شود PH حدود 7ـ6 مقدار زیادی از آب ژاول را تجزیه می کند.

میزان مصرف هیپوکلریت سدیم 0.3 تا 0.6درصد نسبت به وزن کالا یا 3ـ1 گرم در لیتر نسبت به حجم مایع می باشد. محیط سفیدگری توسط 3ـ2 گرم در لیتر سود سوزآور به عنوان مقاوم کننده حمام سفیدگری یا کربنات سدیم در محدوده 10 تا 11.5 تنظیم می شود. دمای سفیدگری حداکثر 72 درجه سانتی گراد (دمای اتاق) و زمان سفیدگری بین 1 تا 2 ساعت متفاوت می باشد. در درجه حرارت بالاتر از 27 درجه سانتی گراد، آب ژاول تبدیل به کلرات سدیم می شود که به پارچه آسیب می زند و خاصیت سفید کنندگی ندارد. یکی از مشکلات استفاده از هیپوکلریت سدیم در سفیدگری پنبه در دراز مدت، گرایش رنگ پارچه به زردی به علت تشکیل کلرامین و مشکل بعدی تبدیل کلر به اسید کلریدریک در مراحل خشک کن و مصرف و بالطبع کاهش استحکام پارچه می باشد.
پس از سفیدگری پارچه با آب ژاول، جهت از بین بردن بو و تأثیرات بد کلر در روی پارچه، عمل کلر زدایی پارچه (ضد کلر) در سه حمام متفاوت با 2ـ1 گرم در لیتر بی سولفات سدیم،1 گرم در لیتر تیو سولفات سدیم و3 سی سی در لیتر و اسیدکلردریک به مدت 15-25 دقیقه در دمای اتاق انجام می شود. البته بهترین و ارزان ترین ماده جهت کلرزدایی اسید کلریدریک و سودا اش (کربنات سدیم) می باشد.

مقایسه سفیدگری پارچه پنبه ای در ماشین های وینچ (هاسپل)، ژیگر و جی باکس

سفیدگری کالای سلولزی با کلریت سدیم:

سفیدگری با کلریت سدیم به علت کوتاه بودن زمان سفیدگری و کسب نتایج مطلوب در سفیدگری بسیار رواج یافته است. کلریت سدیم در یک محیط اسیدی تجزیه می شود و تولید دی اکسید کلر می کند. دی اکسید کلر در ترکیب با آب، همانند آب اکسیژنه تولید اکسیژن نوزاد می کند که این اکسیژن عامل مؤثر سفیدگری می باشد. کلریت سدیم به صورت پودر و مایع موجود می باشد.درجه خلوص پودر کریستال کلریت سدیم 80 درصد و محلول کلریت سدیم 30-50 درصد وزنی می باشد. ثبات این ماده در حالت پودری شکل بیشتر می باشد. از آنجایی که این ماده به تنهایی دارای قدرت انفجاری می باشد؛ بنابراین مابقی مواد موجود در کلریت سدیم شامل مواد ضد احتراق، ضد انفجار و ثابت نگه دارنده می باشد.

PH مطلوب جهت سفیدگری با کلریت سدیم با اسید استیک یا اسید فرمیک در حدود 5.4-3 تنظیم میشود. هرگاه کالای شسته شده قلیایی باشد از نظر اقتصادی بهتر است، ابتدا محیط با اسید سولفوریک ارزان قیمت خنثی شود و سپس PH نهایی و مورد لزوم با اسیدهای آلی ذکر شده تنظیم شود. با افزایش غلظت بیشتر اسید و سپس در محیط سفیدگری، ماده ای به نام کلرات سدیم تشکیل می شود که به ساختار الیاف آسیب وارد می کند. اغلب با افزودن ماده ای به نام دی فسفات سدیم از اسیدی تر شدن محلول سفیدگری جلوگیری می شود. در عمل PH محلول 5 ـ1 شروع می شود تا به آرامی اسید تولید شود و PH به حد مطلوب برسد. با افزودن نمک های مناسب نظیر پیروفسفات سدیم به عنوان بافر PH محیط را درزمان سفیدگری کنترل می کنند. یکی از اشکالات این ماده قدرت بالا در خورندگی فلزات می باشد که با افزودن نیترات سدیم به حمام سفیدگری تا حدودی این اشکال برطرف می گردد. در ماشین های سفیدگری با سرعت بالا جهت افزایش جذب مواد سفیدگری و بالا بردن کیفیت سفیدگری از مواد خیس کننده یا مرطوب کننده نیز استفاده می شود.

نسخه سفیدگری کالای ویسکوز ریون شسته شده با کلریت سدیم در ماشین وینچ

سفیدگری کالای پروتئینی

رنگ زرد الیاف پشم که در اثر تابش نور خورشید به پشم ایجاد می شود با شست وشوی عادی از بین نمی رود و نیاز به سفیدگری با مواد اکسید کننده نظیر آب اکسیژنه دارد. کالای پشمی بر خلاف کالای پنبه ای چون بیشتر به صورت رنگی و تیره به بازار مصرف عرضه می شود در بیشتر موارد نیاز به سفیدگری آن نمی باشد. در سفیدگری کالای پشمی نباید از کلریت ها مثل هیپوکلریت سدیم یا کلریت سدیم استفاده کرد زیرا کلر باعث زرد یا صورتی شدن و تخریب کالا می گردد. در حال حاضر بهترین ماده برای سفیدگری پشم و ابریشم، آب اکسیژنه و مشتقات آن می باشد که برای نفوذ بهتر آن در کالای پشمی از مواد خیس کننده یا نفوذ کننده استفاده می گردد.

با توجه به اینکه آب اکسیژنه در محیط های اسیدی تا PH حدود 5 و در محیط قلیایی تا PH حدود 8/5 پایدار می باشد بنابراین امکان استفاده از این ماده در محیط های اسیدی و قلیایی وجود دارد. برای سفیدگری کالای پشمی کنترل زمان سفیدگری، غلظت آب اکسیژنه، میزان و نوع مواد کمکی مصرفی (فعال کننده، تثبیت کننده و کاتالیزور)، دمای حمام و… بسیار اهمیت دارد به طوری که میزان دمای حمام بهتر است در محدودۀ 40 تا 50 درجه سانتی گراد تنظیم شود و از مواد قلیایی ضعیف مثل آمونیاک و کربنات سدیم (سودااش)، جهت تنظیم PH حمام در محدودۀ 9/5 تا 8 استفاده شود تا به پشم آسیب نرسد

استفاده از سیلیکات سدیم، تری فسفات سدیم، پیرو فسفات سدیم نیز به عنوان پایدار کننده آب اکسیژنه و تثبیت کننده در حمام سفیدگری پشم و ابریشم توصیه می شود. از آنجایی که محیط قلیایی به پشم آسیب می رساند در برخی موارد آب اکسیژنه را با مواد ویژه ای فعال می کنند و این آب اکسیژنه در محیط اسیدی هم می تواند عمل سفیدگری را انجام دهد.کالای پشمی را می توان هم در داخل محلول سفیدگری و هم با آغشته کردن پشم با آن محلول، سفیدگری کرد .

روش های عملی سفیدگری پارچه پشمی

در روش اول کالای پشمی در محلول سفیدگری غوطه ور می شود و در دمای ۵۵ درجه سانتی گراد و به مدت ۴ تا ۱۶ ساعت عملیات سفیدگری انجام می شود که منجر به سفیدگری کالای پشمی می گردد. در این روش سفیدگری از مخازن مکعب شکل یا استوانه ای استیل مثل کی یر استفاده می شود که حرارت مورد نیاز به طور غیرمستقیم از طریق جریان بخار در لوله های مارپیچ کف مخازن (کویل) تأمین می شود. استفاده از بخار مستقیم جهت گرم کردن محلول سفیدگری سبب ایجاد لکه های زنگ آهن بر روی الیاف و ناپایداری آب اکسیژنه در محلول می گردد. یک صفحه مشبک در رو و زیر کالا و در داخل مخازن قرار می گیرد تا کالا در طول مدت سفیدگری در محلول غوطه ور بماند و عملیات سفیدگری نایکنواخت انجام می شود.

در روش دوم، سفیدگری پارچه به روش آغشته سازی (پد) و انبار کردن سرد (پد – بچ سرد) به مدت ۱۰ تا ۱۵ ساعت انجام می شود. روش کار به این صورت می باشد که پارچه با عرض باز یا طنابی شکل به میزان ۵۰ درصد برداشت با محلول سفیدگری شامل آب اکسیژنه، تثبیت کننده و کربنات سدیم یا اسید فرمیک در محدوده PH حدود 3/5 تا 4/5 و در دمای ۱۵ تا ۳۵ درجه سانتی گراد آغشته می گردد و عمل سفیدگری با انبار کردن سرد کالا به مدت ۱۰ تا ۱۵ ساعت انجام می شود. در این روش دور طاقه با پلاستیک پوشیده می شود و طاقه ها به آرامی با الکتروموتور به حرکت در می آیند تا پارچه لکه دار و نایکنواخت سفیدگری نشود.

در روش سوم کالا با محلول سفیدگری آغشته سازی می شود و با برداشت ۹۰ تا ۱۰۰ درصد از فولارد عبور می کند. بعد جهت سفیدگری کالا به مدت ۶ تا ۱۰ دقیقه به پارچه، بخاره ۱۰ تا ۱۱۰ درجه سانتی گراد داده می شود. به این شیوه که بعد از پد یا آغشته سازی کالای پشمی با محلول سفیدگری، کالا را از فولارد کم فشار عبور می دهند و روی غلتک پد – بچ جمع آوری می کنند و در مرحله بعد عمل سفیدگری روی غلتک پد – بچ درحال باز شدن با سرعت کم، در محفظه بخار انجام میشود.

در سفیدگری به روش آغشته سازی – بخار دادن ( pad- steam )، حداکثر درجة سفیدی در حرارت ۱۰۰ تا ۱۰۲ درجه سانتی گراد به دست می آید. افزایش بیشتر درجه حرارت باعث زرد شدن بیشتر پشم و بی اثر شدن عمل سفیدگری می گردد.

در سفیدگری پشم با افزایش غلظت آب اکسیژنه، میزان سفیدی پشم تا حد معینی افزایش می یابد و از آن حد به بعد میزان سفیدی پارچه افزایش پیدا نمی کند بلکه میزان تخریب شیمیایی در کالای پشمی افزایش می یابد. پس از پایان هر عمل سفیدگری پشم در محیطهای قلیایی لازم است کالای سفیدگری شده را در محلول بسیار رقیقی از اسید استیک یا اسید فرمیک شست وشو داد تا قلیایی باقیمانده از مرحله سفیدگری خنثی گردد. از مزایای این عملیات، جلوگیری از تخریب پشم در زمان مصرف و ایجاد رنگرزی مطلوب تر در حضور پشم با آثار اسیدی به جا مانده می باشد.

سفیدگری مخلوط پشم – پلی استر با ۱۲ تا ۱۵ سی سی آب اکسیژنه ۳۵ درصد، 0.25 گرم در لیتر ماده سطح فعال نفوذدهنده، به همراه اسید استیک جهت تأمین PH .5.5 تا ۶ به مدت ۲ تا 2/5 ساعت در دمای 65 درجه سانتی گراد انجام می شود

سفید کننده های نوری:

جهت افزایش درجۀ سفیدی در کالاهای نساجی به غیر از عملیات سفیدگری از مواد سفید کننده نیز در برخی موارد استفاده می شود. سفید کننده های نوری اغلب ترکیبات آلی می باشند که امواج فلورسنس آنها طول موج های مربوط به ناحیۀ ماورای بنفش را جذب می کند و آنها را در ناحیه مرئی طیف نوری، منعکس و منتشر می کنند. این مواد با منتشر کردن طول موج خاصی در نوری که در حالت عادی از پارچه منعکس می شود، بر سفیدی کالا می افزایند.
موادی مانند لاجورد می توانند زردی کالای نساجی را بی اثر کنند. این مواد مکمل رنگ زرد پنبه را تولید می کنند و ترکیب آنها باعث می شود تا پارچه سفیدتر دیده شود. مواد سفید کننده ممکن است در سطح یا در درون الیاف طبیعی یا مصنوعی و بازیافته قرار بگیرند. مواد سفید کننده نوری شامل ترکیبات کومارین، استیلبین و مشتقات پیرازولون می باشند.

مکانیزم جذب مواد سفید کننده نوری بر روی الیاف همانند مواد رنگزا می باشد ولی این مواد بی رنگ می باشند و پس از جذب بخش نامرئی نور با طول موج کوتاه، آن را با طول موج بزرگ تری به صورت نور مرئی قابل مشاهده با چشم منعکس می کنند که همین امر باعث می شود پارچه بسیار سفید جلوه کند.

در صورت پایین بودن ثبات نوری و شست وشویی مواد سفید کننده نوری، این مواد پس از مدتی کوتاه در اثر شست وشو و تابش نور از بین می روند و سفیدی پارچه به حالت اولیه برمی گردد. مقدار جذب سفید کنندۀ نوری در الیاف پنبه ای به عواملی از قبیل غلظت سفیدکننده، مدت زمان عمل، دما، میزان سختی آب، PH حمام، مقدار نمک و نوع سفید کننده مصرفی بستگی دارد.

نسخه سفیدگری شیمیایی و نوری پنبه و سفیدگری نوری پلی استر در روش پد ترموزول