فناوری نانو به عنوان یک فناوری بین رشته ای در رنگرزی و چاپ باعث رشد روز افزون کیفیت و بهبود رنگرزی و چاپ روسری شده است. فناوری نانو می‌تواند با انتخاب رنگینه و رنگزای مناسب و همچنین بهینه کردن فرایند رنگرزی و چاپ، نقش مهمی در جهت افزایش کیفیت رنگرزی و چاپ روسری ایفا کند. رنگپذیری و افزایش سرعت جذب رنگزاهای دیسپرس و سایر قابلیت‌های دیگر در این منسوجات با وارد کردن نانو پرکننده‌ها بهبود می‌یابد. افزایش قابلیت رنگپذیری پارچه‌ها با روش پوشش‌دهی مواد جاذب بر روی پارچه‌ها نیز صورت می‌گیرد. به عنوان مثال ایجاد لایه امولسیونی از نانو ذرات کیتوسان بر روی ابریشم باعث افزایش ۱۰۰ تا ۲۰۰ برابری قابلیت رنگپذیری در این کالا میگردد که منجر به کاهش مصرف رنگزا و آلودگی شده و به پارچه خاصیت ضدمیکروبی می‌دهد.
در برخی موارد با استفاده از فناوری پلاسما، اصلاحات سطحی فیزیکی و شیمیایی در حد نانو، بدون تغییر خواص توده بر روی پارچه انجام می‌شود که سبب افزایش آب‌دوستی و تغییر گروه‌های شیمیایی سطح شده و بهبود و یا تغییر در رنگپذیری و ثبات رنگی ایجاد می کند. یکنواختی چاپ و رنگرزی، میزان جذب رنگ بالا، ثبات رنگی مناسب، عدم ایجاد اثر نامطلوب بر خواص کالا و عدم ایجاد پساب رنگی و سمی و… از جمله پارامترهای مهم در انتخاب مواد رنگی می‌باشد. یکی از روش‌های نوین و پیشرفته در جهت تسریع سرعت رنگرزی، افزایش جذب مواد رنگی و ثبات رنگی، رنگرزی منسوجات فاقد گروه‌های عاملی و بهبود پساب رنگرزی، استفاده از فناوری نانو در چاپ می‌باشد. در ادامه به برخی از رویکردهای مختلف استفاده از فناوری نانو در چاپ روسری اشاره شده است.
رویکردهای مختلف استفاده از فناوری نانو در چاپ روسری و رنگرزی:
۱- استفاده از رنگزاها و رنگدانه‌های نانو مقیاس، بهصورت مستقیم به عنوان رنگینه
۲- بهبود آب‌دوستی و رنگ پذیری منسوجات از طریق تکمیل با پوشش‌های نانو ساختار
۳- پوشش‌دهی پارچە رنگ‌شده با نانولایه به منظور بهبود ثبات رنگی
۴- تصفیە پساب رنگرزی با فناوری نانو و بازگشت آب تصفیه‌شده به چرخە تولید
۵- افزایش عمر قسمت‌های مختلف ماشین‌آلات و مخازن رنگرزی و چاپ با بهره‌گیری از نانو پوشش‌ها
کاربرد فناوری نانو در چاپ روسری و رنگرزی
کاربرد نانو در چاپ روسری مزایای بسیار زیادی به همراه دارد. در ادامه به برخی از این مزایا اشاره می‌شود:
۱- افزایش عمق و درخشندگی رنگ
۲- کاهش مصرف آب، انرژی و مواد کمکی مصرفی
۳- رنگرزی و چاپ آسان منسوج با ساختار کریستالی و فاقد تمایل به جذب رنگینه
۴- تکمیل چند منظوره منسوجات (ضد باکتری، ضدآب و… کردن پارچه در حین رنگرزی و چاپ)
۵- افزایش ثبات رنگ (ثبات شستوشویی، نوری، سایشی و…)
۶- بهبود کیفیت پساب رنگرزی و چاپ
۷- افزایش سرعت رنگرزی و چاپ و بهبود قابلیت رنگپذیری
استفاده از نانو موادی نظیر ترکیبات سیکلو دکسترین، درخت‌سانها، نانورس‌ها، کیتوسان‌ها، نانوذرات فلزی و به کارگیری فناوری پلاسما، برخی از کاربردهای فناوری نانو در بخش رنگرزی و چاپ روسری می‌باشد. در ادامه به برخی از نانومواد و فناوری نانویی به کار رفته در بخش رنگرزی پرداخته می‌شود:
سیکلو دکسترین‌ها
سیکلو دکسترین‌ها یکی از پرکاربردترین مواد نانو در نساجی و چاپ می‌باشد که به سه دستە آلفا، بتا و گاما سیکلو دکسترین، تقسیم‌بندی می‌شوند. مشخصە اصلی سیکلو دکسترین‌ها، توانایی تشکیل کمپلکس جامد (کمپلکس میزبان ـ میهمان) با گستره وسیعی از ترکیبات جامد، مایع و گاز از طریق بر هم کنش مولکولی می‌باشد. این مواد به علت برخورداری از دو سر آب‌دوست و آب گریز، مکان‌های خوبی برای جذب مواد رنگزا با ایجاد پیوندهای هیدروژنی و یا یونی ضعیف در رنگرزی ایجاد می کنند. مواد نانویی سیکلو دکسترین همچنین با تغییراتی که در سطح منسوجاتی نظیر پنبه، پلی‌استر، پشم، پلی پروپیلن و… ایجاد می کنند، باعث افزایش جذب رنگزا و ثبات‌های شستوشویی و سایشی در منسوجات می‌شوند.
رنگرزی پارچه‌ها نایلونی در چاپ روسری در حضور سیکلو دکسترین موجب افزایش حدود ۴ تا ۱۰ برابری یکنواختی رنگرزی و تغییر اندکی در قدرت رنگی می‌شود. نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که حضور گاما سیکلو دکسترین در مقایسه با بتا سیکلو دکسترین، به‌دلیل پایداری نسبی بالاتر، کمپلکس سیکلو دکسترین ـ رنگ و سرعت نسبی رهایش رنگزا و نفوذ آن به درون لیف منجر به افزایش جذب رنگزا و یکنواختی بیشتر در رنگرزی میگردد. رنگزاهای کاتیونی (بازیک) مهاجرت بسیار کمی بر روی الیاف اکریلیک دارند؛ بنابراین عدم یکنواختی رنگرزی در این دسته الیاف مشهود و مشکل‌ساز می‌باشد. استفاده از بتا سیکلو دکسترین در رنگرزی الیاف آکریلیک با رنگزاهای بازیک (کاتیونی) ضمن ایجاد یکنواختی در رنگرزی، عمق رنگی را نیز افزایش می‌دهد. رنگپذیری الیاف پلی پروپیلن اصالح شده با سیکلو دکسترین، با به کارگیری رنگزاهای اسیدی، دیسپرس و راکتیو در روش رمق کشی به‌طور قابل توجهی افزایش می یابد. پارچه پلی پروپیلن با فرایند پد ـ خشک ـ پخت و از طریق واکنش اتصال عرضی با سیکلو دکسترین به فرم پلی پروپیلن اصلاح شده تبدیل می‌شود. تشکیل کمپلکس درجا میان رنگینه و بتا سیکلودکسترین متصل به الیاف پلی پروپیلن موجب افزایش سرعت رمق کشی رنگزا در حمام رنگرزی می‌شود.
بیشتر بخوانید:
درخت سانها
درخت سانها، پلیمرهای شاخه‌ای با وزن مولکولی کم می‌باشند که دارای گروه‌های پایانی و گروه‌های عاملی زیاد با یک هسته مرکزی می‌باشند. گروه‌های عاملی بیرونی، تعیین کننده میزان حاللیت و واکنش‌پذیری درخت‌سانها می‌باشند. پلی پروپیلن اصلاح شده و پلی آمیدو آمین دو درخت‌سان پرکاربرد با گروه‌های انتهایی آمین می‌باشند که نقش بسیار زیادی در اصلاح پارچههای نایلونی ایفا می کنند. این مواد همچنین بر روی پارچههای پنبهای و پشمی باعث بهبود رنگرزی و ایجاد خاصیت ضد میکروبی میگردد. این مواد با اندازه مولکولی کوچک به‌راحتی در کالاهای نساجی نفوذ می کنند؛ به‌طوری که رمق کشی و تثبیت رنگزای راکتیو را بر روی الیاف اصلاح شده افزایش می‌دهد. پیش‌عملیات رنگرزی با درخت سانها، قدرت رنگی پارچههای پنبهای را افزایش می‌دهد. بهعنوان مثال اتصال پلیمر بسیار شاخه‌دار با گروه انتهایی آمین به لیف پنبه سبب افزایش قدرت رنگی لیف در زمان رنگرزی بدون نمک با رنگزای راکتیو می‌شود. از طرفی، در حضور اسید سیتریک، پیش عملیات پنبه با پلیمرهای بسیار شاخه‌دار با گروه انتهایی آمین به عنوان عامل اتصال عرضی می‌تواند رنگپذیری الیاف پنبهای با رنگزاهای راکتیو را ارتقاء دهد.
جهت رنگرزی الیاف پلی پروپیلن، ابتدا درخت سان آلکیل دار شده با پلی پروپیلن مخلوط می‌شود و سپس به صورت لیف ریسیده می‌شود. زمانی که این لیف درون محلول رنگی مناسب قرار می‌گیرد، رنگ درون درخت سان موجود در لیف قرار می‌گیرد و لذا لیف به آسانی رنگرزی می‌شود.
منشأ اصلی مشکالت رنگرزی پلی‌آمید، محدودیت تعداد گروه‌های آمینی موجود در طول زنجیرهای مولکولی آنها می‌باشد که با افزایش تعداد گروه‌های آمینی، خواص رنگرزی این دسته پلیمرها بهبود می یابد. افزودن درخت‌سان‌های پلی‌آمیدی و آمینی به پلیمر سبب دستیابی به پلی‌آمید ابر جاذب با هزینه پایین می‌شود؛ به‌طوری که میزان رنگپذیری برخی پلیمرهای اصالح شده با این روش تا ۳۰ برابر افزایش می یابد.
نانوذرات فلزی برای رنگرزی چاپ روسری
پارچههای متشکل از الیاف طبیعی (پنبهای و پشمی) با خواص چندگانه نظیر پارچههای رنگ‌شده، ضدمیکروب و محافظ در برابر پرتو فرابنفش به‌طور مؤثر از طریق سنتز در جای نانوذرات نقره درون پارچه قابل تهیه می‌باشند. عمل کردن پارچە پشمی، ابریشمی، و پنبهای با نانوذرات نقره علاوه بر خواص ضدمیکروبی، استحکام کششی و عمق رنگی این پارچه‌ها را نیز افزایش می‌دهد. جهت اضافه کردن نانوذرات بر سطح پارچه، پارچۀ موردنظر را در درون محلول نیترات نقره غوطه‌ور می کنند و سپس دمای محلول را تا رسیدن به نقطۀ جوش افزایش می‌دهند و در انتها محلول تریسدیم سیترات به صورت قطره قطره به این مخلوط اضافه می کنند.
تکمیل نمودن پارچه پنبهای با نانوذرات مس، رنگپذیری لیف پنبهای با رنگزای مستقیم را افزایش می‌دهد. در ضمن خواص ضد میکروبی، ثبات شستوشویی و نوری نیز افزایش می یابد. نانوذرات اکسید مس نیز بهعنوان یک مادۀ رنگزا جهت رنگرزی کالای پشمی استفاده می‌شود. پارچههای رنگرزی شده با این نانو ذرات از خواص ضد میکروبی و ضد اشعۀ فرابنفش برخوردار می‌باشند و طیف وسیعی از رنگ‌های قهوهای را در پارچه می‌توان با آن ایجاد کرد.
به کارگیری نانوذراتی نظیر دی‌اکسید زیر کونیوم بهعنوان دندانه در رنگرزی الیاف پشمی با رنگزای طبیعی به روش پیش‌دندانه، سبب افزایش رنگپذیری و ایجاد خاصیت کندسوزی و ضدمیکروبی در پارچۀ پشمی میگردد. تکمیل نمودن پارچۀ پلی‌استری با نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و رنگرزی این الیاف در غیاب ماده سمی کریر علاوه بر ایجاد فام مناسب، خواص چندگانه‌ای از قبیل خود تمیزشوندگی، آب‌دوستی و حفاظت از کالا در برابر پرتوی فرابنفش را به همراه دارد. با انجام عملیات فراصوتی، نانو رنگزاهای دیسپرسی تولید شده است که منجر به افزایش قدرت رنگی الیاف پلی‌استر رنگرزی شده در دمای پایین میگردد. جهت افزایش ثبات رنگی نیز می‌توان کالای رنگرزی شده با دیسپرسیون نانو ذرات اکسید روی درون پروپانول به مدت ۱۰دقیقه غوطه‌ور کرد. یکی از جدیدترین رویکردها در تولید الیاف پلی پروپیلن، اختلاط پلی پروپیلن با نانوذرات آلی و معدنی می‌باشد. این نانوذرات در حالت مذاب در داخل ماتریس پلی پروپیلن قرار داده می‌شوند. این نانوذرات مسیرهایی برای عبور رنگینه و جذب آن در تودۀ پلیمر ایجاد می کنند. مقدار برداشت رنگینه توسط کامپوزیت پلیپروپیلن نانوذرات خاک رنگرزی شده با رنگزاهای دیسپرس، با افزایش درصد نانوذرات به صورت خطی افزایش می یابد. استفاده از مستربچ اصلاح شده با نانوذرات خاک رس نیز باعث بازده بهتر رنگرزی پلیپروپیلن می‌شود.
از نیترات نقره به عنوان نمک نقره و از کلرید قلع بهعنوان احیا کننده و دندانه رنگرزی استفاده می‌شود. در این فرایند، ابتدا عملیات دندانه دادن پارچه نایلونی با کلرید قلع انجام می‌شود. پس از آن سنتز همزمان نانوذرات نقره بهصورت درجا در محیط آبی بر روی سطح پارچۀ نایلونی و رنگرزی با رنگزاهای کرومی انجام می‌شود.
نانوذرات خاک رس
خاک رس به‌طور معمول دارای ساختار بلیه‌ای متشکل از سیلیکات آلومینیوم آبدار در ابعاد بسیار کوچک می‌باشد. در رنگرزی به دو روش نانوذرات خاک رس استفاده می‌شود:
روش اول: نانو پوشش‌دار کردن سطح الیاف، که به علت تمایل رنگزا به نانوذرات، جذب رنگزا از طریق پیوندهای هیدروژنی افزایش می یابد و رنگزای بیشتری روی پارچه جذب می‌شود.
روش دوم: مخلوط کردن حین فرایند ذوب‌ریسی الیاف مصنوعی، که در این حالت این مواد وارد شبکۀ الیاف می‌شود و در نتیجه باعث افزایش جذب رنگزا در پارچۀ نهایی می‌شود.
نظرات کاربران