تأثير مواد شيميايي بر الياف طبيعي فرش

الف- اثر مواد شيميايي بر الياف پشم
اثر اسيد بر روي پشم:
اسيد غليظ و قوي مانند اسيد سولفوريك باعث هيدروليز و شكستن پيوندهاي پيتيدي – -CO-NH در زنجيره هاي پروتئيني پشم مي شود.
گستردگي و دامنه هيدروليز توسط اسيد را نمي توان به طور دقيق مشخص نمود. در هر صورت شكستن اتصالات و پيوندهاي پيتيدي باعث كوتاه شدن زنجيره ها و كاهش استحكام الياف مي شود .

در كل اثر اسيد بر روي پشم به عواملي نظير : غلظت – دما – زمان – نوع اسيد بستگي دارد، به عنوان مثال : اسيد سولفوريك رقيق (۱۰-۵) درصد حتي در دماي بالا اثر چندان زيادي بر روي پشم ندارد به همين دليل، در عمليات كربونيزاسيون از اسيدسولفوريك رقيق استفاده مي شود و يا حتي در رنگرزي پشم با رنگهاي اسيدي يكنواخت شونده در دماي جوش تا (۴) درصد اسيد نيز استفاده مي شود. (نكته: كربونيزه كردن، از بين ناخالصيهاي سلولزي پشم كه بوسيله اسيد انجام مي شود).

اسيد رقيق با گروههاي انتهايي و جانبي و زنجيره هاي پيتيدي واكنش داده و گروه هاي سولفات و سولفاميك ايجاد مي كنند. ايجاد اين گروهها باعث جذب نشدن رنگ در آن نواحي مي شود، بنابراين اگر عمل كربونيزاسيون بصورت نايكنواخت انجام داده شود احتمال رنگرزي نايكنواخت وجود دارد.
اسيد غليظ علاوه بر پيوندهاي پيتيدي ، پيوندهاي دي سولفيدي (اتصالات عرضي بين زنجيره ها) را نيز مي شكند . شكسته شدن اين پيوندها باعث افزايش حلاليت پشم در قليا مي شود.

اثر قليا بر روي پشم:
ميزان اثر قليا بر روي الياف پشم به غلظت – دما – زمان – نوع قليا بستگي دارد. به عنوان مثال:
قلياي ضعيف مانند كربنات سديم (na2co3) در دماي محيط براي شستشوي پشم ، همراه با صابون استفاده مي شود . البته اگر غلظت كربنات زياد باشد و مدت زمان واكنش نيز طولاني گردد ، ميزان آسيب وارده به پشم زياد خواهد بود.

محلول قلياي قوي خيلي غليظ (سود سوز آور ۴۰-۳۷درصد) در دماي محيط در مدت زمان كوتاه (۵دقيقه) اثر تخريبي شديد بر روي پشم نشان نمي دهد ، بلكه فقط فلسهاي پشم را جدا مي كند از اين روش در حدود (۴۰) سال قبل براي فلس زدايي استفاده مي شده است.
محلول سود سوز آور ۵% در مدت زمان حداكثر ۵ دقيقه در دماي جوش الياف پشم را حل مي كند ، زيرا در دماي بالا منافذ الياف باز مي شوند و مواد الياف شده و راحتتر الياف را تخريب مي كنند.در صورتي كه در دماي پايين اين تخريب كمتر است.بعد از انجام هر عمليات قليايي، خنثي سازي با اسيداسيتيك ضروري است ، چون قلياي باقيمانده در مدت زمان طولاني به مغز الياف نفوذ كرده و باعث تخريب پشم مي شود.

بر اثر استفاده از قليا پشم زبر مي شود ، چرا كه چربي هاي آن توسط قليا هيدروليز خواهد شد .براي جبران اين مورد مواد نرم كننده (كاتيوني) به پشم اضافه مي نمايند.
اثر مواد احيا كننده بر روي پشم:

مواد احيا كننده ابتدا پيوندهاي دي سولفيدي (-s-s-) در پشم را مي شكنند و بعد ايجاد گروههاي متول (-s-h) مي نمايند. شكستن پيوندهاي دي سولفيدي باعث كاهش مقدار كمي از مقاومت الياف پشم مي شود ، ولي باعث افزايش ميزان حلاليت پشم در قليا مي گردد. از هيدروسولفيد براي رنگبري و سفيدگري استفاده مي نمايند.
عمل احيا هم درph اسيدي و هم در ph قليايي امكان پذير است ، در محدوده phبين (۶-۲) مقدار كمتري از پيوندهاي دي سولفيدي احيا مي شوند، ولي با افزايش phاين مقدار زيادتر مي گردد. بهترين راندمان در (ph=5/5) است ، زيرا در اين ph كمترين ميزان تخريب بر روي پشم مي شود.

عمل احيا پيوندهاي دي سولفيدي برگشت پذير است كه به مرور زمان توسط اكسيژن هوا پيوندهاي دي سولفيدي شكسته شده، دوباره ايجاد مي گردد. (عمل اكسيداسيون)
R-sh+r-sh—–r-s-s-r+h2o
همانطور كه عنوان كرديم پيشرفت واكنش احيا بصورت تعادلي است پس اگر لازم باشد حدود۶۰% پيوندهاي دي سولفيدي احيا گردد، بايد محلول احيا كننده بصورت تازه و در چند مرحله مصرف شود.
برخي از مواد احيا كننده براي سفيدگري پشم مورد استفاده واقع مي شوند عبارتند از :
سديم تيوسولفاتna2s2o3
سديم هيدروسولفيتna2s2o4
سديم متابي سولفيتna2s2o5

سديم تتراتيونات دي هيدرات na2s2o6
در ساختمان مواد احيا كننده بايد هيدروژن وجود داشته باشد به همين خاطر مواد فوق را با آب واكنش ميدهند و مصرف مي كنند.
Na2s2o5+h2o—–2nahso3
سديم بي سولفيت سيدم متابي سولفيت
سديم هيدروسولفيت و سديم متابي سولفيت بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرند . ولي سديم هيدروسولفيت قويتر است .

از مواد اكسيد كننده بر روي پشم:
از مواد اكسيد كننده نيز براي سفيد گري پشم استفاده مي شود.اين مواد اگر در شرايط ملايم يعني غلظت و دماي پايين و زمان كوتاه استفاده شوند، اثر تخريبي چندان زيادي بر روي پشم ندارند . ولي اگر شرايط حاد باشد ، يعني زمان و دما و غلظت بالا باشد عمل اكسيداسيون بر روي پيوندهاي دي سولفيدي اتفاق مي افتد ، يعني پيوندهاي دي سولفيدي شكسته ميشوند.

عمل اكسيداسيون برگشت پذير نيست.
(نكته : گروه هاي سولفونيك(-so3h )ايجاد شده باعث كاهش تمايل جذب رنگهاي اسيدي مي شود ، زيرا رنگهاي اسيدي داراي بار منفي بوده و همچنين بار(-so3) پشم نيز منفي است ، پس همديگر را دفع كرده و جذب رنگ پايين مي آيد.
از جمله موارد ديگر كه براي سفيدگري پشم به كار مي رود ، آب اكسيژنه (h2o2) است كه در محيط خنثي واكنش آن با پشم كند است و در محيط قليايي چون آّب اكسيژنه بيشتري جذب پشم مي شود شدت واكنش افزايش افزايش مي يابد.
تركيبات اكسيد كننده ديگر مانند پر استيك اسيد (آب اكسيژنه + اسيدداسيتك) كه اكسيد كننده هاي قويتري هستند باعث شكستن پيوندهاي سولفيدي و تجزيه اسيدهاي آمينه تريپتوفن و ميتوفن نيز مي شود.

پراستيك اسيد ch3coooh
كلر موجود در هيپوكلريك سديم يا آب ژاول nacl و هيپوكلريك سديم (ocl)ca از قدرت اكسيد كنندگي بالايي برخوردار است به نحوي كه علاوه بر شكسته شدن پيوندهاي دي سولفيدي ، اسيد آمينه هاي سيستئين ، تيروزين ، هيزتيدين ، تريپتوفن ، فنيل آلاتين نيز تخريب مي شوند.

كوتيكول يا فلس پشم غني از اسيد آمينه سيستئين و پروزين است و پيروزين است و چون فلس در سطح الياف قرار دارد ، فلس شديدا توسط تخريب شده و از پشم جدا مي شود.
در صورت طولاني بودن زمان واكنش يا بالا بودن دما و غلظت كلر ، كلر بيشتري به مغز الياف نفوذ كرده و پشم صدمه ديده و استحكام آن كاهش مي يابد.
(نكته : ميزان فعاليت كلر شديدا به phمحلول بستگي دارد به طوري كه در ph اسيدي يا خنثي تمام پيوندهاي دي سولفيدي توسط كلر اكسيد مي شود ، زيرا در اين ph كلر سريعا آزاد مي شود ولي در (۲۵-۱۰) درصد پيوندهاي دي سولفيدي شكسته مي شود . در phشديدا قليايي خود قليا نيز خود عامل تخريب كننده است براي جلوگيري از تخريب بيشتر الياف مناسبترين ph در حدود ۱۰ مي باشد.)
با توجه به كلر اكسيد كننده قوي و مخرب پشم است، ميتوان تحت شرايط كنترل شده براي فلس زدايي (براق كردن) پشم از آن استفاده نمود.

روشهاي ممكن عبارتند از:
۱ – استفاده از اسيد فرميك hchooh
Ph اسيد فرميك در حدود ۴ است و يك اسيد احيا كننده نيز هست . اين خاصيت اسيد فرميك باعث كند شدن سرعت اكسيد اسيون كلر مي شود و از مخرب كننده كلر جلوگيري ميكنند.

۲ – استفاده از محلول نمك اشباع شده همراه با كلر
محلول اشباع شده نمك از تورم الياف جلوگيري مي كند . پس كلر به مقدار كم به داخل ليف نفوذ مي كند و بيشتر در سطح پشم فلسها را جدا مي كند .
اثر نوري روي پشم:
نور باعث ايجاد تغييرات شيميايي و فيزيكي در الياف پشم مي شود .اثر شيميايي نور بيشتر به امواج ماوراء بنفش (UV) مربوط مي شود كه باعث خرد شدن فلسها . خود الياف مي شود.
نور خورشيد پيوندهاي دي سولفيدي را شكسته و گروههاي تيول ايجاد مي كنند كه اين گروهها در رنگرزي الياف اثر نا مطلوب مي گذارند .نور زياد و طولاني باعث جدا شدن گوگرد و اكسيد شدن آن ميگردد و بعد در اثر رسيدن رطوبت ، اسيد سولفورو HSO3 و اسيد سولفوريك H2CO4 توليد مي شود كه بر روي پشم اثر تخريبي دارد.
( نكته : پشم تنه اليافي است كه گوگرد دارد . )
اثر گرما روي پشم:

الياف پشم در اثر گرما كوتاه مي شوند ، زيرا كراتين B به كراتين Xتبديل مي شود. دماي خشك زير ۱۵۰C در زمان كمتر از نيم ساعت اثر چندان زيادي روي پشم ندارد ، اما با افزايش دما و زمان شكسته شدن پيوندهاي دي سولفيدي را شاهديم.
گرما در شرايط مرطوب حتي در ۱۰۰C باعث شكسته شدن پيوندهاي دي سوليدي مي شود.
(نكته: الياف مرطوب بايد در دماي زير ۴ درجه خشك شوند.)
اثر حلالهاي آلي بر روي پشم:

اثر چندان زيادي روي پشم ندارند به همين دليل البسه هاي پشمي ترجيحا با حلالهاي آلي خشك شوئي مي شوند. ضريب اين حلالها برآبر در اين است كه باعث كوتاه شدن و آب رفتگي پشم نمي شود و به علت غير قطبي بودن ، قدرت تميز كنندگي بالايي دارند.
ساختمان شيميايي الياف پشم:

الياف پشم از ماكرومولكولهاي طبيعي ((پلي پيتيدها)) تشكيل شده اند كه خود پلي پيتيدها از اتصال ۲۱ نوع اسد آمينه مختلف تشكيل مي شود .

پيوندها و نيروهاي بين مولكولي در پشم:
۱ پيوندهاي سولفيدي:
يك پيوند كووالانس ما بين دو اسيد آمينه سيستئين است كه نتيجه آن نيز ايجاد آمينه سيستئين است و بر عكس اين حالت نيز يعني شكستن پيوند كووالانس بين گوگرد و گوگرد توليد اسيد آمينه سيستئين مي نمايد.
۲- پيوندهاي يوني يا نمكي :

هر گاه يك عامل اسيدي آزاد از گروه جانبي يك زنجيره در مقابل يك قليايي آزاد از گروه جانبي زنجيره پيتيدي ديگر قرار گيرد ، در اثر نيروي الكترواستاتيكي بين آنها پيوند يوني حاصل مي شود . به عنوان مثال: ميتوان از اسيد آمينه اسيد اسپارتيك يا اسيد گلوتاميك در يك در يك زنجيره به عنوان عامل اسيدي آزاد و از اسيد آمينه گلوتامين و آسپارجين يا آرج نين از زنجيره ديگر به عنوان يك عامل قليايي آزاد نام برد كه باعث ايجاد پيوند يوني مي شود.
پيوند يوني در فاصله (۸-۴) = PH پايدار مي باشد ، كه به آن نقطه ايزوالكتريك پشم نيز گفته مي شود كه تمام گروه هاي اسيدي و قليايي بصورت يونيزه مي باشند.
۳- پيوند هيدروژني:

اين پيوند اغلب ما بين اتمهاي هيدروژن گروه هاي و اتمهاي اكسيژن گروههاي كربونيل در زنجيره هاي پيتيدي تشكيل مي شود. اين پيوند مي تواند ما بين گروه هاي ديگر از جمله گروه هاي هيدروكسيل مانند اسيد آمينه تيتروزين با گروههاي كربونيل در زنجيره پيتيدي بر قرار شود. پيوند هيدروژني به موازات محور اصلي زنجيره هاي پيتيدي تشكيل مي شود . پيوندهاي ضعيفي هستند ولي تعداد زياد آنها در پايداري پشم موثر است.