پشم و رنگ های گیاهی

فصل اول
پشم:
بخشي از الياف نساجي از روييش مديين حيوانات تأمين مي شود كه در ميان آنها پشم گوسفند مهم ترين الياف حيواني است و بقيه الياف حيواني به طور عموم از انواع بز، شتر و لاما تأمين مي شود.
در اين اواخر چهار نوع عمده پشم از بين انواع بيشمار آن مشخص شده است:
۱- پشم ظريف مرينوس اسپانيا

۲- پشم متوسط از نژادهاي انگليسي
۳- پشم بلند از نژادهاي كاتسولد و شيواتز
۴- پشم بلند قالي
كه از بين اين نژادها پشم گوسفند مرينوس برجسته ترين آنهاست و به پشم مرينوس معروف است. در تجارت پشم، نوع آن را قبل از همه ظرافت نخ پشمي تعيين مي كند.
خواص پشم عمدتاً مربوط به عواملي چون ظرافت، طول، رنگ، درخشندگي و پيچش (جعد) آن

است كه بستگي به نوع و نژاد دام دارد. ظرافت پشم مهمترين عامل تعيين كننده ارزش اقتصادي آن مي باشد. پشم حاصل از گوسفند حاوي واكس، مواد مترشحه عروق (سونيت)، كثافات و خار و خاشاك است كه شستشو و سفيدگري آن را قبل از انجام هر گونه عملي الزامي مي نمايد. طول الياف نيز با توجه به نوع دام فرق خواهد نمود و همراه با آن خواص فيزيكي و جعد آن.

پشم به صورت خاص يا مخلوط جزو الياف مهم پارچه هاي مرغوب محسوب مي شود. آمار نشان مي دهد كه ميزان مصرف پشم در صنايع نساجي به تدريج كاهش يافته و به حدود نيم درصد رسيده است. مقدار مصرف پشم در اروپاي غربي حدود دويست هزار تن در سال مي باشد، يعني دوازده و نيم درصد از كل منسوجات توليدي اروپاي غربي را كالاي پشمي تشكيل مي دهد.
قسمت هاي مختلف پشم

۱- كيوتيكل بر روي لايه.
در مشاهدات ميكروسكوپي، فلسهاي مسطح و تقريباً يكنواخت را در سطح ليف نشان مي دهد كه سطح ليف را پوشانيده است و اين پوشش به نام كيوتيكل ناميده مي شود. فلسها در جهت طول ليف به طور موازي و از طرف ريشه به طرف سر ليف قرار گرفته اند، لبه فوقاني فلسها روي قسمت تحتاني فلس بالاتر واقع شده است (شبيه فلسهاي ماهي). در برخي از پشمها كيوتيكل فقط از يك فلس ضخيم تشكيل شده است و درجه قرار گرفتن لبه فلسها روي يكديگر بسيار كوچك و كوتاه است. در حالي كه در پشم هايي نظير آلپاكا و يا موي خوك فلسها ضخيم اند و لبه فلسها مقدار زيادتري روي يكديگر را پوشانيده اند.
ضخامت لايه كيوتيكل نيم تا يك ميكرون و عرض آن سي و شش و طول قسمت مويي آن شانزده ميكرون است. همه اين ابعاد و همچنين ضخامت و تراكم فلسها در قسمتهاي مختلف يك ليف و از يك ليف به ليف ديگر و از نژادي به نژاد ديگر تغيير مي كند. براي مطالعه فلسها، آنها را با روشهاي فيزيكي و شيميايي و به وسيله ارتعاشات صوتي و اثر آنزيمها از ليف جدا مي كند. خاصيت مهم اين فلسها صرفنظر از محافظت ليف در مقابل آثار مخرب عوامل خارجي در ريسندگي اين الياف است كه سبب درگيري بيشتر الياف در همديگر و ايجاد استحكام در نخ ساخته شده است.

۲- كورتكس
قسمت اعظم ليف را از ناحيه كورتكس تشكيل مي دهد. در ناحيه كورتكس تقريباً نود درصد ماده تشكيل دهنده ليف متمركز است. مطالعه مقطع عرضي ليف، اين ناحيه را به درستي نشان نمي دهند. اما مقطع بيضوي آن حاكي از وجود سلولهاي دوكي شكل در اين ناحيه است. سلول‌هاي دوكي اين ناحيه حدود هشتاد تا صد ميكرون طول و دو و نيم ميكرون قطر دارند، كه اين مقدار بين يك و دو دهم تا دو و شش دهم تغيير مي كند.
با استفاده از آنزيمهايي نظير تريپزين، يا تجزيه شيميايي به كمك

 

اسيد سولفوريك يا اسيد فرميك، مي توان اين سلول هاي دوكي را از هم جدا كرد. اين سلول هاي دوكي كورتيكل ناميده مي شوند و هر كدام متشكل از مجموعه اي از ليفچه ها هستند كه اين ليفچه ها در اثر ايجاد برخي شرايط مي تواند به اجزاي كوچكتري به نام ليفچه هاي فرعي از يكديگر تفكيك شوند و اين حالت با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ هاي الكتروني به ثبوت رسيده است. به طور كلي عقيده بر اين است كه اين اجزاي كوچك نظير ميكروفيبريل ها و فيبريلها به وسيله يك ماده شبه سيماني به يكديگر چسبيده اند.
۳- مدولا
در برخي از الياف ضخيم پشم و مو مخصوصاً موهاي زبر و كلفت گوسفند كه به پشم زبر معروف است يك ناحيه مركزي به نام مدولا وجود دارد كه از سلولهاي بسياري تشكيل شده است كه اكثراً چند ضلعي هستند و روي يكديگر قرار گرفته اند. از ميان فضاي مدولا كانالهايي عبور مي‌كند كه معمولاً حاوي هوا است و در برخي موارد سلول هاي مدولا از بين مي‌رود و يك كانال خالي در مغز ليف باقي مي ماند، به طور كلي تغييرات زيادي در شكل و ابعاد اين ناحيه ليف ديده مي شود.

۴- اپي كيوتيكل
تحقيقات عميق تر راجع به ساختمان پشم در مورد فلسهاي سطحي آن، وجود حبابها يا كيسه هاي كوچكي را در سطح فلسها به اثبات رسانيده است. بدين ترتيب كه پشم عمل شده با آب كلر يا آب برم سبب تورم اين حفره ها مي شود به طوري كه مقداري مايع در اين كيسه ها جمع مي‌شود. علت جذب اين مايع را در وجود غشاء نازكي مي دانند كه روي فلسها را پوشانيده است. از طريق نيروي اسمزي، اين مايع از غشاء نازك عبور مي‌كند و درون حفره هاي كوچك را پر مي كند. به طوري كه به وسيله سوزن مي توان اين حفره ها را سوراخ كرد.

اين غشاء نازك كه اپي كيوتيكل ناميده مي شود به نظر مي رسد كه يك جسم نيمه قابل نفوذ باشد. وجود اين غشاء با عكس برداريهاي ميكروسكوپ الكترونيك به ثبوت رسيده است. به نظر مي رسد اين غشاء كه از باقيمانده هاي پشم حل شده در سولفور سديم است از تركيبي ساخته شده است كه اين گونه واكنشهايي شيميايي روي آن بي اثر است و ممكن است يك پلي ساكاريد باشد.

اپي كيوتيكل باعث كاهش نفوذ رنگ و اسيدها به داخل ليف مي شود و تحقيقات بيشتر نشان داده است كه ضخامت اين غشاء در الياف مختلف پشم تغيير مي كند و همچنين ديواره اين حفره ها را خود غشا‌ء اپي كيوتيكل و حتي در برخي موارد اپي كيوتيكل و كيوتيكل توأماً تشكيل داده‌اند.
تركيبات شيميايي پشم
تجزيه هاي اوليه پشم شسته شده وجود عناصر كربن، هيدروژن، ازت و گوگرد را در آن نشان مي دهد. چنانچه اكسيژن را هم در نظر بگيريم اين پنج عنصر مايع اوليه كليه تركيبات شيميايي پشم هستند و مي توان گفت كه در مورد مو و شاخ و پر صدق مي كند.
هيدروليز پشم با اسيدها و قلياها منجر به تشكيل و پيدايش مخلوطي

از اسيدهاي آمينه به نام آلفا آمينو اسيد مي شود كه فرمول كلي آنها NH2CHRCOOH است و با تحقيقات مختلفي كه در اين زمينه به عمل آمده است هجده نوع اسيد آمينه مختلف نتيجه شده است.
بايد گفت كه تجزيه آناليتيكي پشم و نتايج محققين مختلف در مورد مقادير اسيدهاي آمينه، تفاوتهايي با هم دارند و اين ناشي از پيشرفت تكنيكهاي اخير و همچنين به كار بردن پشم خالص است. زيرا قبل از تعيين مقادير اسيدهاي آمينه بايد پشم را بوسيله اتر، آب و الكل شستشو داد تا مواد غير پروتئيني آن جدا شود. س

اده ترين نوع يك پشم را مي‌توان پلي پپتيدي مركب از اسيدهاي آمينه آلفا دانست.
پلي پپتيديك پليمر خطي است از اسيدهاي آمينه كه به وسيله اتصالهاي پپتيدي CO-NII به يكديگر متصل شده اند. ممكن است كليه اسيدهاي آمينه در تمام پليمر از يك نوع باشند يا اسيدهاي آمينه مختلفي پليمر را تشكيل دهند. در دو طرف اتم كربن آلفا ممكن است دو اتم هيدروژن و يا يك اتم

هيدروژن و يك گروه R جانبي متصل شده باشند. اين گروه هاي جانبي ممكن است از نظر اندازه و ماهيت شيميايي تغييرات زيادي بكنند، به اين معنا كه برخي آبدوست (هيدروفيل) و برخي غير آبدوست (هيدروفوب)، برخي اسيدي و گروهي قليايي باشند و در مورد بخصوصي اسيد آمينه سيستين گروه به وسيله يك اتصال پايل دو زنجير پلي پپتيد را به هم متصل كرده است.

نكات اساسي در ساختمان پشم
۱- الياف پشمي از ماده پروتئيني كه آن را اصطلاحاً كراتين ناميده مي‌شود، ساخته شده است.
۲- كراتين از زنجيرهاي پلي پپتيد ايجاد شده است كه به طور موازي در محور طولي الياف قرار دارند و جاهايي كه تعدادي از زنجيرهاي طولي به هم نزديك مي شوند و به موازات هم قرار مي گيرند، ايجاد قسمتهاي كريستالي مي كنند.
۳- زنجيرهاي طولي به وسيله پيوندهاي عرضي كه داراي گروه تركيبي هستند، به هم متصل مي شوند.
۴- زنجيرهاي طولي در حالت عادي منقبض شده اند و داراي ساختمان تا شده (آلفا – كراتين) هستند و وقتي كه كشيده شوند و توسعه يابند (بتا – كراتين) ناميده مي شوند.
واكنش پشم بستگي به گروه هاي شيميايي كه در مولكول كراتين موجود هستند، دارد و اين گروه عبارتند از:
۱- پپتايد (-CO-NH) – كه زنجيرهاي مولكولي را از طريق طولي پيوند مي دهند.
۲- آمينو (-NH2) – كه در آخر زنجيرهاي پلي پپتايد و همچنين در آخر زنجيرهاي عرضي بعد از آمينو اسيدها وجود دارد.

۳- ايمينو (-NH) – كه در زنجيرهاي طولي و همچنين زنجيرهاي عرضي بعضي از آمينو اسيدها وجود دارند.
۴- كربوكسيل (-COOH) – كه در آخر زنجيرهاي طولي و همچنين در آخر زنجيرهاي عرضي بعضي از آمينو اسيدها وجود دارد.
۵- هيدروكسيل (-OH) – كه در آخر زنجيرهاي عرضي وجود دارند.
۶- دي سولفيد (-S-S) كه در آمينو اسيد سيستين وجود دارد و باعث ايجاد پيوند در زنجيرهاي طولي مجاور مي شود.
اثر اسيد

اثر اسيد در پشم بستگي به آسيب ديدگي پيوندهاي پپتايد يا پيوند نمكي دارد. اگر اسيد در پيوند نمكي اثر بگذارد، باعث تورم الياف مي شود و مقاومت آن در مقابل كشش كاهش مي يابد. به علت اينكه زنجيرهاي پلي پپتايد به وسيله پيوندهاي عرضي نگهداري مي شوند، تضعيف مي شوند و در نتيجه حركت زنجيرهاي طولي پليمر افزايش مي يابد. اگر چنانچه پيوندهاي پلي پپتايد آسيب ببيند، قدرت مقاومت الياف كاهش مي يابد و هيدروليز شدن كامل پيوندهاي پلي پپتايد باعث مي شود كه به صورت آمينو اسيدهاي متفاوت، به حالت ديسپرس در محلول درآيد.
آسيب زدن اسيد به الياف بستگي به غلظت اسيد، درجه حرارت و زمان عمليات دارد. محلول رقيق اسيدهاي معدني آسيب جدي به الياف نمي‌رساند و اين اساس عمليات كربونيزه كردن پشم را تشكيل مي دهد. پشم مقدار زيادي از اسيد را در درجه حرارت اتاق جذب مي كند و جذب آن در پيوندهاي نمكي انجام مي گيرد. با شستشوي مجدد با آب، اسيد از الياف خارج مي شود و پيوندهاي نمكي مجدداً بوجود مي آيند.
اثر قليا
اثر قلياها در پشم بستگي به عواملي نظير درجه حرارت و غلظت قليايي دارد. به عنوان مثال كربنات سديم براي شستشوي پشم استفاده مي شود. ولي قلياي قوي نظير هيدروكسيد سديم يا هيدروكسيد پتاسيم و درجه حرارت ۵ تا ۱۰ درجه سانتيگراد به مدت ۵ دقيقه قرار گيرد، هيچ گونه آسيبي نمي بيند. تركيبات پشم در محلول قليايي، ابتدا بوسيله پيوند نمكي انجام مي گيرد و قلياي تركيب شده را مانند اسيد مي توان به وسيله شستشو با آب از بين برد كه بدين وسيله پيوند نمكي بين پيوندهاي عرضي دوباره برقرار مي شود.

در اثر اين تركيب، مقاومت الياف در مقابل كشش به دلايلي كه قبلاً گفته شد كاهش مي يابد، ولي در PH بالاتر از ۱۰ پيوند دي سولفيد به كلي آسيب مي بيند. اگر عمليات در شرايط سخت تري انجام گيرد پيوند پپتايد ميز هيدروليز مي شود. ابتدا فلسهايي كه سطح الياف را پوشانده اند، باز مي شوند و در نتيجه مقاومت كورتكس كاهش مي يابد و پس از مدتي پشم در محلول قليايي حل مي شود.
اثر اكسيداسيون

چون در عمليات تكميلي پشم، نظير ضد جمع شدگي واكنشهاي اكسيداسيون انجام مي گيرد دقيق نبودن عمليات باعث مي شود كه پشم آسيب ببيند. معمولاً اكسيداسيون در سپستين پشم اتفاق مي افتد و از هيدروليز شدن پشم اكسيد شده اسيد سيستيك به دست مي آيد.
وجود گروه سولفونيك باعث مي شود كه تمايل آن به رنگهاي اسيدي كاهش يابد. اگر عمليات

اكسيداسيون در شرايط معتدلي انجام گيرد آسيبي به پشم نمي رسد و به وسيله شستشوي بعدي مي توان آن را خارج كرد. دي آمينه كردن پشم به وسيله اسيدنيتر و (HNO2) انجام مي گيرد. اين عمل اهميت پيوند عرضي بين گروه آمينو و كربوكسيل را نشان مي دهد. عمليات تثبيت دائمي در بخار با پشم دي آمينه شده امكان پذير نيست و اين نشان دهنده آن است كه گروه آمينو نقش مهمي دارند.
اثر هالوژنها

در عمليات ضد جمع شدگي پشم، كلر مورد استفاده قرار مي گيرد. اگر عمليات به خوبي كنترل شود تغييراتي در سطح الياف به وجود مي آيد و باعث كاهش خصوصيات نمدي شدن پشم مي شود. عمليات كلرينه كردن ممكن است به وسيله گاز كلر يا در محلول هيپوكلريت در حالت اسيدي انجام گيرد.
اين گونه عمليات بايد بدقت كنترل شود؛ چون در غير اين صورت فلسهايي كه سطح الياف را پوشانده اند بلكي باز مي كنند و در نتيجه به لمس كردن در زير دست اثر مي گذارند. سرعت جذب بيشتر رنگها روي الياف كلرينه شده افزايش مي يابد و كلر باعث شكستن پيوند دي سولفايد مي شود و بعد از عمليات كلرينه شدن پشم ماده اكسيد شده رفتار مي كند. اكسيد شده كامل بوسيله كلر باعث مي شود كه هفتاد درصد پشم در محلول آمونياك حل شود.

واكنش با برم كاملاً مورد مطالعه قرار نگرفته است. ولي بنظر مي رسد كه شبيه واكنش با كلر باشد. يد هم چون كمتر حالت تركيبي دارد كاملاً باعث اكسيده كردن پشم نمي شود.
شستشوي پشم
معمولي ترين و متداولترين روش بكار برده شده در جهان در مقياس بسيار وسيع و گسترده، شستن پشم با آب گرم حاوي شوينده و كربنات سديم مي باشد. پساب حاصل از شستشوي پشم از تركيبات ذيل برخوردار است. واكس نيم تا چهار درصد، صابون يك دهم تا چهار دهم درصد، كثافات يك درصد و PH محلول هم نه تا ده و نيم است.

رنگرزي پشم
پشم را مي توان بصورت الياف، فتيله، نخ، پارچه و يا پوشاك رنگرزي كرد. بدون شك رنگرزي الياف از نظر اقتصادي كم هزينه ترين و از نظر حصول يكنواختي بهترين شيوه است ولي با توجه به اينكه رنگ نهايي محصول را الياف رنگرزي شده تعيين مي كنند و اين الياف رنگ شده بايد مسيري طولاني را تا انتهاي خط تكميل و تبديل شدن به محصول نهايي طي كند، پس اين پروسه زمان بر است. اين مشكلات را تأثيرات الياف مي‌نامند و تنها ايراد وارد به اين روش مي تواند باشد.
در روش رنگرزي نخ، فاصله تا مرحله انتهايي خط تكميل كمتر بوده و امكان توليد نخ هاي الوان نيز وجود دارد. اگر رنگرزي نخ به صورت كلافي انجام شود هزينه بر است و علت اين امر سرعت پايين چرخش كلاف در محلول رنگرزي و محدوديت ظرفيت ماشين مي باشد. در صنعت پشم باقي رنگرزي كالاهاي كشباف تاري پودي به صورت پارچه با پوشاك و جوراب نيز طرفداران زيادي دارد. زيرا اين كالاها تا مرحله فروش فاصله چنداني ندارد و مي توانند به سرعت وارد بازار فروش شوند. در اين گونه پروسه ها يكي از فاكتورهاي مهم يكنواختي رنگرزي است. كليه كالاهاي پشمي بدون توجه به روش ريسندگي، اجزاي مخلوط و روش توليد پارچه يا مرحله اي كه در آن رنگرزي مي شوند قبل از فروش نياز به عمليات تكميلي خشك يا تر دارد.
رنگهاي مدرن براي رنگرزي نخ پشم به چندين طبقه تقسيم مي شوند كه هر يك روش رنگرزي و خاصيت نهايي مختص به خود را دارا مي‌باشند. انتخاب هر يك از طبقات رنگهاي وفق بستگي به قسمت سهولت كار و دقت يكنواختي و ثبات آن در مقابل نور، شستشو و مالش و غيره دارد.
رنگزاهاي طبيعي

به نظر مي رسد كه انسان ابتدا براي ايجاد تنوع از الياف رنگي موجود در طبيعت استفاده كرده و به تدريج استفاده از مواد طبيعي براي رنگرزي را تجربه كرده است و براي پاسخ به تنوع طلبي خود به خلق فامهاي رنگي پرداخته است. علم نفوذ ماده رنگي به داخل الياف و ايجاد فام متفاوت به رنگرزي مشهور است. به منظور ايجاد تنوع و جذابيت در فرش بايد از رنگ استفاده شود و بنابراين اهميت رنگ و رنگرزي بر كسي پوشيده نيست.

در سال ۱۸۵۶ دانشمندي به نام پركين به هنگام تلاش براي سنتز كينين بطور تصادفي رنگ زرشكي پركين را كشف نمود و اين رويداد دريچه اي نو در صنعت شيمي و ساير صنايع گشود. با گذشت زمان و رسيدن به عصر حاضر پاي رنگهاي شيميايي به ايران نيز باز شد و اين تجربه نخستين بار با استفاده از رنگهاي جوهري و گروهي از رنگهاي اسيدي قوي، كه در برابر نور و شستشو دوام زيادي ندارند به كار گرفته شد و در نتيجه براي همگان اين باور پديد آمد كه كيفيت رنگهاي گياهي از رنگهاي شيميايي بهتر و مناسب تر است، هرچند كه تهيه رنگهاي گياهي دشوارتر است.

رنگزاهاي طبيعي موجود
اولين مواد رنگزاي طبيعي مورد استفاده بشر، گياهان و تفاله هاي گياهي مثل پوست انار بودند. پس از آن انسان آموخت كه مي تواند از برخي حيوانات و نمك هاي معدني نيز به عنوان ماده رنگزا و بهبود كيفيت آن استفاده نمايد. به علاوه بشر در طي قرنها ياد گرفت تا با استفاده درست از اين مواد طبيعي فام مورد نظر را بر روي الياف بوجود آورد و ثبات لازم را در آنها ايجاد نمايد.

رنگزاهاي گياهي مورد استفاده بيشتر شامل روناس، اسپرك، نيل، حنا، سمه، باشير، گندل و انواع ديگر گياهان بوده است. تفاله هاي گياهي حاوي مواد رنگزا بيشتر شامل پوست انار، پوست گردو، پوست پياز و انواع و اقسام تفاله هاي گياهان محلي بوده اند. رنگزاهاي طبيعي شامل نمك فلزات واسطه يا همان دندانه ها بوده اند كه خود مي توانند به عنوان ماده رنگزا در رنگرزي نيز مورد استفاده قرار گيرند. در اين صورت به ماده ديگري جهت ايجاد پيوند مستحكم بين ليف و ماده رنگي نياز مي باشد.

يكي ديگر از مواد رنگزاهاي طبيعي كه كاربرد زيادي داشت، ماده رنگزاي استخراج شده از درخت بقم بود و به مقدار زياد رنگرزي با دانه كروم براي ايجاد رنگهاي سياه مورد استفاده قرار مي گرفت. قرمز دانه ماده رنگزايي بود كه از يك نوع حشره بدست مي آيد و در رنگرزي با دندانه آلومينيوم، رنگ قرمز سير (لاكي) روي كالا ايجاد مي گردد. اين رنگزا تا سالهاي اخير براي رنگرزي اونيفورم مخصوص افسران گارد در جشنها به كار برده مي شد. براي ايجاد فام متفاوت از تركيب اين رنگزاها و يا مواد غير آلي (نمك فلزات چند ظرفيتي) مانند كات كبود، سولفات آهن، دي كرومات پتاسيم و امثال آن بهره مي جويند. استفاده از نمك فلزات به عنوان واسطه ايجاد كمپلكس با مولكول رنگزا و جهت

افزايش ثبات هاي عمومي رنگزا بر كالا صورت مي گيرد. اين نمكها كه دندانه خوانده مي‌شوند ممكن است مانند نمك هاي AL و قلع بي رنگ باشند كه در اين صورت براي حصول ثبات عمومي رضايت بخش بكار برده مي شوند و يا نمكهاي رنگي سولفات آهن، سولفات مس و بي كرومات

پتاسيم باشند كه در اين حال هم افزايش ثبات عمومي و هم فام مورد نظر، مي تواند مدنظر باشد.
از قديم تصور مي كردند كه دندانه سبب ايجاد خوردگي ناموزون در سطح و از بين رفتن فلسها مي شود و در نتيجه سطح ناصاف الياف مي‌تواند سبب نفوذ بيشتر رنگزا به كالا شود. به همين علت از اصطلاح دندانه براي آن استفاده مي كردند، ولي امروزه عمل دندانه دادن تنها سبب ايجاد يك كمپلكس دندانه با مولكول ماده رنگزا مي شود كه در نتيجه مولكول حجيمي از ماده رنگزا و دندانه در ليف تشكيل مي شود كه به راحتي نمي تواند در اثر شستشو از منافذ ليف خارج و يا در اثر نور تخريب مي گردد.

علل تمايل مصرف كنندگان به استفاده از رنگزاهاي طبيعي
۱- توجه به مسائل زيست محيطي و خطرات ناشي از فرآيند توليد رنگزاهاي مصنوعي و پساب حاصل از آنها.
۲- توجه بيشتر به آرامش آدمي همراه با استفاده از مواد طبيعي
۳- خطرات ناشي از مصرف رنگزاهاي مصنوعي به سلامتي انسان
۴- امكان تمام شدن مواد اوليه لازم براي توليد رنگزاهاي مصنوعي و لزوم يافتن مواد جايگزين.
مشكلات موجود در راه توسعه استفاده از رنگزاهاي طبيعي
۱- اغلب رنگزاهاي طبيعي بدون تانن مي باشند و به منظور افزايش ثبات عمومي آنها به يك ماده كمپلكس كننده نياز است. اين مواد كمپلكس كننده به مقدار زيادي در فرآيند رنگرزي مصرف مي شوند كه مقداري از آنها جذب نشده و در پساب باقي مي ماند و در نهايت وارد محيط زيست مي شوند و مشكلاتي را بوجود مي آورند.

۲- با توجه به محدود بودن منابع توليد، لزوم مصرف بسيار زياد مواد گياهي در فرآيند رنگرزي از مشكلات ديگر استفاده از رنگزاهاي گياهي است.
۳- عدم امكان دوباره توليد مواد رنگزا و ايجاد فام كاملاً مشابه به روي الياف، از جمله مشكلات اساسي ديگر در توليد نخ با فام يكسان به صورت انبوه است.
۴- فرآيند رنگرزي طبيعي اغلب يك فرآيند دراز مدت است و گاه چند روز به طول مي انجامد.
۵- توليد مواد رنگزا از منابع ديگر مثل جلبكها، از مواردي است كه در مراكز تحقيقاتي مورد بررسو توجه قرار دارد و چه بسا ممكن است اين روش بتواند جايگزين روشهاي شيميايي گردد.
سازندگان رنگهاي صنعتي به واكنش شديد عمومي در مقابل رنگهاي مصنوعي بوسيله توسعه خط توليد جديد رنگهاي آلي كه بطور گسترده اي جانشين رنگهاي مصنوعي غيرآلي با پايه فلزات سنگين پاسخ دادند كه همان كيفيت رنگي را با پس ماندهايي با درصد سمي كمتر ارائه مي كنند.
پيشنهاداتي براي توسعه استفاده از رنگزاهاي طبيعي:
با انجام تحقيقات به منظور آسان سازي فرآيند رنگرزي طبيعي، معرفي دندانه هاي دوستدار محيط زيست (Environmentally Friendly Mordants) ، بهبود كيفيت توليد مواد رنگزاي طبيعي، يافتن روشهاي نوين براي تهيه رنگزاهاي طبيعي با استفاده از كشت جلبكها و شناسايي گونه ها و تفاله هاي گياهي ناشناخته حاوي درصد بالاي مواد رنگزا، مي‌توان به استفاده بيشتر و بهتر از رنگزاهاي طبيعي كمك كرد.
اهميت رنگهاي گياهي
مسلم است كه رنگ آميزي در ميان مردم فلات ايران سابقه ديرينه دارد، هر چند كه از نقطه آغاز آن بي خبريم و قادر نيستيم به دقت نخستين جماعتي را كه در اين فلات به كار رنگ آميزي پرداختند مشخص كنيم.
اما مي توان گفت اقوام اوليه در برخورد با گياهاني كه داراي مواد و مايعات رنگين بوده اند توانسته اند وسايل خاصي از لوازم زندگي را رنگ‌آميزي كنند. به علاوه، با توجه به مدارك باستان شناسي و مردم‌شناسي درخود آرايي نيز اين رنگها را به كار مي برده اند. اين مردمان تن و روي مردگان خود را نيز با رنگ زينت مي بخشيند. تا آنان را هر چه با شكوهتر به جهان ديگر روانه كنند و اين رسم دير زماني پيش، تا هزاره سوم ق.م، در ايران خاصه در نواحي «سيلك» كاشان، معمول بود.

بديهي است كه رغبت خاص جماعات بدوي به رنگ آميزي لوازم زندگي و همچنين خودآرايي، آنان را به تلاش براي بدست آوردن مواد رنگي برانگيخته است، ولي مشخص نيست چه مدت طول كشيد تا برخورد تصادفي با ماده رنگين گياهان و طبيعي به شناخت رنگها و استفاده مداوم از آنها منتهي شود.
با گذشت زمان و رسيدن به عصر حاضر پاي رنگهاي شيميايي به ايران باز شد و اين تجربه نخستين بار با استفاده از رنگهاي جوهري و گروهي از رنگهاي اسيدي قوي، كه در برابر نور و شستشو دوام زيادي ندارند، به كار گرفته شد و در نتيجه براي همگان اين باور پديد آمد كه كيفيت رنگهاي گياهي از رنگهاي شيميايي بهتر و مناسبتر است، هر چند كه تهيه رنگهاي گياهي دشوارتر است.
بنابراين، بسياري از صاحبنظران و دست اندركاران فرش بر اين باورند كه رنگهاي شيميايي داراي ثبات خوبي در برابر نور و شستشو و سايش نيستند، در صورتي كه رنگهاي طبيعي و گياهي از اين ثبات برخوردارند.
ترديدي نيست كه كليه نيازهاي بشر از طبيعت تأمين مي گردد. اين نكته نيز روشن است كه بسياري از اين امكانات و ذخاير طبيعي روزي پايان خواهد يافت. افزايش جمعيت و نياز روزافزون بشر به زمينهاي كشاورزي و محصولات خوراكي ديگر جايي براي كشت و پرورش گياهان صنعتي نمي گذارد. به همين علت با توسعه و پيشرفت علم در تمامي زمينه ها و استفاده بيشتر از طبيعت و دستيابي به روشهاي جديد و صرفه جويي در وقت و هزينه، سبب روي آوردن به شيوه هاي توليد مصنوعي و شيميايي گرديد و در اين زمينه تلاشهاي بسياري انجام گرفت. به همين علت در طي چند دهه اخير در ايران نيز شاهد ظهور و توسعه انواع رنگهاي شيمياي (سنتتيك) بوده ايم. غافل از اينكه سرزمين ايران داراي موقعيت جغرافيايي منحصر به فرد و هواي چهار فصل با گستردگي

عرضي نسبتاً مناسب است و آب و هواي گرم و خشك، معتدل و مرطوب و كوهستاني را توأماً داراست و از اين بابت داراي موقعيت ويژه اي است. وجود گياهان خودرو و امكان كاشت و تكثير اين گياهان صنعتي، به خصوص گياهان رنگ دار، و معادن غني، ايران را به صورت كشوري ثروتمند درآورده كه متأسفانه به دلايل متعدد وابستگي به صنايع شيميايي بهره برداري مناسبي از آن نشده است. به علاوه استفاده از مواد شيميايي اثرات نامطلوبي بر انسان مي گذارد كه در صورت استفاده از مواد طبيعي به هيچ وجه مشاهده نمي‌شود.
همچنين استفاده گسترده و بي رويه از مواد و رنگهاي شيميايي موجب آلودگي شديد محيط زيست مي شود كه رسانه هاي گروهي بارها از خطرات آن سخن گفته اند. در حالي كه به سادگي مي توان از بسياري گياهان خودرو، كه قابليت رنگ دهي دارد، آن چنان استفاده كرد كه هيچ‌گاه با اين ضايعات و خطرات مواجه نشد و همچنين با پرورش، كشت و آموزش روشهاي كاشت و برداشت آنها، در ترويج و احياي اين گياهان پرارزش همت گماشت.
بازتاب مهم صنعت رنگرزي با مواد طبيعي بيشترين كاربرد خويش را در هنر و صنعت فرش بافي به جاي گذاشته است و قالي ايران صنعتي كاملاً مستقل محسوب مي شود كه ضمن رفع نيازهاي مصرفي داراي حالتي هنري نيز هست. دست اندركاران توليد قالي ايران كه از مواد اوليه ارزان و فراوان، فرآورده هاي گران قيمت به وجود مي آورند، از گذشته‌هاي دور و دراز از شهرتي در خود برخوردار بوده اند و غرق‌آميز نيست اگر گفته شود كه تا سالها، ديگر ممالك، ايران را به عنوان

پشتوانه قاليهاي نفيس و گران قيمت مي شناختند. از آنجا كه بافت قالي تركيبي از هنر و صنعت است و بازتاب سرپنجه هاي هنرمندان و صنعتگران قالي‌باف، داراي ويژگيها و خصوصياتي است كه از هيچ جهت به ساير انواع و فرآورده هاي هنري و صنعتي شبيه نيست. رشد ماشينسم، به رغم آنكه عرصه را بر بسياري از فرآورده هاي ديگر هنري تنگ كرده، هنوز موفق به سلب هويت قالي ايران نشده و اين صنعت كماكان توان آن را داراست تا حيرت معاصران را برانگيزد و زبانها را به

تحسين بگشايد.
در قالي دستباف، چگونگي تركيب رنگها با يكديگر و كيفيت بافت نقش تعيين كننده را به عهده دارد، گو اينكه مصرف مواد اوليه مرغوب‌تر باعث نفاست بيشتر فرآورده ها مي شود. ولي آنچه عمدتاً به قالي اهميت و ارزش مي بخشد مواد اوليه آن نيست و در واقع، قالي ايران، علاوه بر اينكه داراي كليه خصوصيات يك هنر ظريف و يك صنعت قوي است، ميتوان آن را آيينه تمام نماي افكار، احساسات، روحيات و خلق و خوي مردمي دانست كه در گوشه و كنار كشور به كار توليد مشغول اند.
متأسفانه طي سالهاي گذشته به دليل بالا بودن ميزان تقاضاي قالي ايراني، اگر نه همه، ولي بسياري از دست اندركاران اين حرفه، كه اكثراً خود نيز نقشي در توليد نداشتند و بيشتر به صورت واسطه عمل مي‌كردند، استفاده از رنگهاي بي ثبات شيميايي را جانشين رنگهاي مقاوم و آسيب ناپذير گياهي ساختند و تا حد امكان از كيفيت مواد اوليه و تنوع نقوش كاستند. حتي در سرمايه گذاريها در پاره اي از كشور همجوار كه برخوردار از نيروي كار ارزان قيمت هستند كوشيدند تا نقشه هاي ايراني را اجرا و از اين طريق منافع بيشتري كسب كنند.
ولي خوشبختانه هيچ كدام از اين عوامل نتوانست به حيثيت فرش ايران لطمه وارد سازد و اين هنر و صنعت اصيل و پرسابقه كماكان توانست به حيات سالم خود ادامه دهد.
يكي از علل مرغوبيت و معروفيت قالي ايران زيبايي و ثبات و دوام رنگهاي آن است. رنگرزي مواد مورد نياز فرش بافي كاري است كه هم نيازمند ذوق و ديد هنري است و هم دقت كارآموز صنعتي را مي طلبد. اساتيد رنگرزي در فرش با استفاده از مواد رنگي سنتي از قبيل پوست گردو، روناس، پوست انار و ديگر مواد مشابه كم قيمت رنگهاي ثابت و تركيبي را به وجود مي آورند كه صدها سال از گزند نور و هوا و ديگر عوامل طبيعي مصون مانده و هر قدر به عمر و فرسايش فرش افزوده شود بر درخشش و جلاي آن بيفزايد.

روناس
فرمول شيميايي
ماده رنگي اين گياه در ريشه آن مي باشد كه داراي يك ساختمان اصلي (آليزارين ۱۰و ۹ آنتراسن دي اون) و ساختمانهاي فرعي مشتق آن است.
مشخصات گياه روناس:
گياهي علفي، پايا، به ارتفاع ۰/۵ تا ۱/۵ متر كه به حالت وحشي در منطقه مديترانه از اسپانيا تا آسياي صغير و همچنين در شمال آفريقا و برخي نواحي آسيا مي رويد. ساقه خشك اين گياه، چهار گوش و پوشيده از خارهاي كوچك و قلاب مانند است كه به آن وسيله به تكيه گاهها ارتباط پيدا مي كند. اين خارها در كناره هاي برگ و رگبرگ مياني نيز ديده مي‌شوند. برگهاي آن، بيضوي

دراز و نوك تيز است و با آن كه به ظاهر، مجتمع به تعداد شش تائي در طول ساقه ديده مي شوند. معهذا بيش از دوتاي آنها برگ نيست و بقيه استيپولهايي با ظاهر برگ مانند مي باشند. گلهاي آن كوچك، زرد و مجتمع بصورت چترهاي متعدد در محور ساقه و يا در قسمتهاي انتهايي آن است.
ميوه آن به صورت سته، گوشتدار و به رنگ قرمز تيره است. قسمت مورد استفاده اين گياه، اعضاي زيرزميني يعني ريزوم و ريشه آن است كه به ضخامت انگشت است و طول آن به يك متر مي رسد. زراعت روناس در بسياري از نواحي اروپا و آسيا بمنظور بدست آوردن ماده رنگي آليزارين از ريشه آن، در سابق معمول بوده است. ريشه خشك شده روناس، گاهي بصورت قطعاتي بطول ۱۰ تا ۱۵ سانتيمتر و به قطر ۲ تا ۵ سانتيمتر در بازار يافت مي شود. در سطح خارجي اين قطعات، خطوط طولي به موازات محور طولي ريشه ديده مي شود. پوست ريشه روناس، رنگ قهوه اي قرمز داشته و بسهولت از طبقات پايين خود، كه قرمز روشن يا مايل به زرد دارند جدا مي شود طعم آن ابتدا ملايم ولي بعد گس و تلخ مي شود. زراعت روناس با تهيه آسان آليزارين در صنعت بسيار كم شد.
تاريخچه گياه روناس:

رنگ قرمز حاصل از روناس در گذشته رنگ قرمز برتر بوده و اكنون نيز مورد استفاده دارد. البسه رنگرزي شده با آن در گورستانهاي يونان مربوط به ۶۰۰۰ سال پيش يافت شده است. اين رنگ در گياه روناس يافت مي شود. در سال ۱۹۸۴ تنوع گياهان شناخته شده به ۵۰ رسيد. گونه روبيا تينكتروم و روبيا پريجرينا بيشترين مقدار رنگ از ۱% تا ۲% را دار مي باشد. روبيا تينكتروم و ساير نمونه ها در بسياري از قسمتهاي آسيا و اروپا و نواحي استوايي رشد مي كنند. روناس قبل از

حداقل ۱۸ ماه و حداكثر ۲۸ ماه براي بدست آوردن حداكثر رنگ نبايد برداشت شود. ريشه‌هاي گياه روناس از زمين خارج، شسته و خشك مي شوند و بصورت پودر به فروش مي رسند. قسمتهاي بالاي گياه داراي مقدار كمي رنگزا است و اغلب بعنوان علوفه استفاده مي شود و گوسفندي كه از اين علوفه تغذيه كرده شير زرشكي و ارغواني خواهد داشت. در فرانسه و هلند كشاورزان مي

دانستند كه روناس براي ايجاد فام قرمز در شير حيوان و فام زرد در كره نقش دارد. رنگرزي پنبه با آليزارين از هندوستان سرچشمه گرفت و سرانجام به تركيه رسيد آليزارين با آب سخت همراه با دندنه K AL (SO4). 12H2O رنگرزي و رنگ قرمز حاصل ثبات خوبي دارد و براي پنبه و ابريشم و كتان و پشم كاربرد دارد. ليكن فام آن بيشتر مات بوده و شفافيت مواد رنگرزي شده با اسيد كرميسيك را ندارد.

تحقيق علمي مربوط به آليزارين در سال ۱۸۱۶ آغاز شد. آليزارين همراه با گليكوزيد در گياه موجود مي باشد و بنام اسيد روبريتيك شناخته شده است. هيدروليز آنزيمي اين محصول سبب ايجاد آليزارين و قندي به نام Primeverose مي كند بعدها اسيد روبريتريك سنتز شد.
اگرچه رنگرزها از آليزارين مصنوعي كه صد درصد ۱ و ۲ دي هيدروكسي آنتراكينون بود استقبال كردند ولي آليزارين طبيعي هميشه داراي مقادير مختلفي از ساير پلي هيدوركسي آنتراكينونها مي باشد. امروزه روستاييان ترجيح مي دهند كه خامه قالي را با رنگزاهاي مصنوعي رنگرزي كنند زيرا رنگزاهاي مصنوعي به راحتي در دسترس بوده و كاربرد راحت تري دارند. ليكن بعضي از هنرمندان و رنگرزهاي خانگي معتقدند كه آليزارين طبيعي فامهاي رنگي خاصي دارد كه حصول آنها با آليزارين مصنوعي ممكن نيست.
تركيبات شيميايي

ريشه روناس داراي گلوكزيدي به نام آليزارين (Alizarine) ، پورپورين (Purpurin بمقدار كم)، روبيادين (Rubiadine) ، گلوكز، مواد پكتيك، مواد رزيتي، چربي و غيره است. اسيد روبريتريك (Ruberythirque acid) اسيد روبريرتينيك (Ruberythrinc acid) ، روبيان (Rubian) ، اسيد روبيانيك (Rubianic acid) به فرمول C25H26O13 و وزن مولكولي ۴۶/۵۳۴ ، از ريشه روناس استخراج شده است.
اسيد روبريتريك، به صورت بلورهاي زرد طلايي، ابريشمي، براق با ظاهر منشوري يا سوزني دراز، متبلور مي شود. نقطه ذوب آن كه در آب گرم و قليايي حل و در بنزن غيرمحلول است.
روبيادين (Robiadine) به فرمول C15H1004 و وزن مولكولي ۲۳/۲۵۴ است. از بعضي از گياهان تيره روناس مانند Rubia Tinctorunm و Morinda citriofolia Linn بدست مي آيد.
روبيادين به صورت بلورهاي سوزني شكل درخشان و فاقد بو است كه در درجه ذوب مي شود. در آب، سولفور كربن و آب آهك، غيرمحلول ولي در الكل، اتر و بنزن به مقادير زياد حل مي شود.

آليزارين (Alizarine) به فرمول C14H804 ، وزن مولكولي ۲۰/۲۴۰ كه از ريشه روناس بدست مي آيد. آليزارين با دو مولكول گلوكز، ايجاد اسيد روبريتريك و دو ملكول آب مي كند. آليزارين نخستين بار در سال ۱۸۲۳ ميلادي Robiquet Colin شناخته شد. آليزارين به حالت آزاد در ريشه خشك روناس وجود دارد بطوريكه بوسيله الكل جوشان، مي توان آنرا استخراج كرد در حاليكه از ريشه تازه گياه

، اين ماده به صورت بلورهاي سوزني شكل ارتورومبيك و به رنگ نارنجي در الكل مطلق و با روش تصعيد متبلور مي شود. در گرماي ۲۹۰ درجه ذوب و قابليت تصعيد دارد. در ۳۰۰ قسمت آب جوش و به مقدار كمي در الكل حل مي شود. در بنزن، تولوئن، زايلن، سولفور كربن و اسيد استيك خالص حل مي شود.