بررسی فرآیند پخت و سفیدگری در صنعت نساجی: روش انجام تست

 

اهمیت انجام عملیات پخت و سفیدگری

عملیات پخت و سفیدگری، از جمله فرآیندهای حیاتی در آماده‌سازی کالاهای پنبه‌ای پیش از رنگرزی و تکمیل محسوب می‌شود. هدف اصلی این فرآیند، حذف ناخالصی‌های طبیعی و غیرسلولزی از الیاف پنبه است. این ناخالصی‌ها، شامل چربی‌ها، واکس‌ها، پکتین‌ها، پروتئین‌ها و همی‌سلولزها می‌باشند که در صورت عدم حذف کامل، مانع از جذب یکنواخت و کارآمد آب و مواد رنگزا توسط پارچه شده و لازم است طی عملیات پخت از پارچه جدا شود. عملیات پخت معمولا در دمای C°105-90 و با استفاده از سود و صابون پخت انجام میشود.

در این فرآیند، ناخالصی‌های پارچه پنبه‌ای از طریق صابونی شدن، امولسیون شدن و حل شدن در محیط قلیایی از سطح الیاف جدا می‌شوند. سود سوزآور با هیدرولیز برخی ترکیبات آلی، آن‌ها را به مواد محلول در آب تبدیل می‌کند و صابون پخت نیز با کاهش کشش سطحی و امولسیون‌سازی، به جداسازی چربی‌ها و آلودگی‌ها کمک می‌کند. مکانیزم برداشت ناخالصی ها با صابون های پخت در فرآیند پخت و سفیدگری در جدول زیر آورده شده است.

علاوه بر سود، صابون پخت و آب اکسیژنه، مواد شیمیایی کمکی متعددی نیز در این فرآیند به کار گرفته می‌شوند تا کارایی و کیفیت نهایی بهبود یابد. این مواد کمکی شامل نفوذدهنده، یکنواخت‌کننده، لکه‌بر، سختی‌گیر و پایدارکننده می‎باشند تا ضمن تقویت فرآیند شست‎وشو، از آسیب به کالا جلوگیری کرده و میزان سفیدی و جذب آب را افزایش دهند.

 

 

هدف: تست پخت و سفیدگری جهت بررسی کیفیت و قدرت صابون پخت مورد مصرف در کارخانجات نساجی.

 

کارایی صابون پخت به توانایی آن در کاهش کشش سطحی آب و افزایش نفوذدهنگی، افزایش جذب آب پارچه، مقدار مصرف، قدرت لکه‎بری، قدرت امولسیون کنندگی و دیسپرس کنندگی چربی‎ها، قدرت سفید کنندگی، میزان کف و دمای ابری شدن آن بستگی دارد. قبل از بررسی این ویژگی‌های مهم، ابتدا باید روش تست پخت و سفیدگری عمومی را انجام دهید که در ادامه به آن اشاره می‌کنیم.

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

 

• پارچه پنبه ای خام
• سود سوزآور 50%
• آب اکسیژنه
• اسید استیک
• صابون پخت

 

تجهیزات آزمایشگاهی:

• پیپت
• قیچی آزمایشگاهی
• بشر و همزن آزمایشگاهی
• دستگاه جت آزمایشگاهی
• ترازو آزمایشگاهی

 

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی نمونه: ابتدا نمونه پارچه‎ پنبه‌ای خام را به وزن 10 گرم بریده و با آب داغ مرطوب کنید.
• آماده سازی حمام: نمونه پارچه های مورد نظر را در حمام حاوی مقدار 3 گرم بر لیتر از سود 50%، 3 گرم بر لیتر آب اکسیژنه و 1 گرم بر لیتر صابون پخت* قرار دهید.
• اجرای عملیات: نمونه ها را به مدت 45 دقیقه در دمای C° 95 در دستگاه جت آزمایشگاهی تحت عملیات پخت و سفیدگری قرار دهید.
• خنثی سازی: پس از پایان عملیات، نمونه­ها را با محلول اسید استیک 5/0گرم بر لیتر خنثی کرده و در دمای محیط خشک کنید.
• ارزیابی نتیجه: در نهایت، میزان جذب آب و درجه سفیدی ایجادشده در نمونه را بررسی و با نمونه شاهد مقایسه کنید.

*ارزیابی صابون پخت باید مطابق با مقدار پیشنهادی در بروشورِ محصولِ مصرفی انجام گیرد.

 

سخن آخر:

این آزمون امکان ارزیابی کلی عملکرد صابون پخت در بهبود فرآیند پخت و سفیدگری را فراهم می‌کند. با این حال، همان‌طور که اشاره شد، صابون پخت باید از نظر قدرت نفوذدهندگی و یکنواخت‌کنندگی، میزان لکه‌بری، مقدار کف و نقطه ابری‌شدن نیز مورد ارزیابی قرار گیرد. به همین دلیل، در ادامه به 7 تست مهم برای انتخاب صابون پخت و سفیدگری باکیفیت اشاره می‌کنیم.

برای آشنایی با این روش‌های تست، کلیک کنید.

مراجع:

 

 

• Trotman, E. R. (1968). Textile Scouring and Bleaching (1st ed.). London: Griffin.

https://archive.org/details/textilescouringb0000trot/page/n1/mode/2up

• Karmakar, S. R. (1999). Textile Science and Technology 12: Chemical Technology in the Pre-treatment Processes of Textile. Elsevier.

https://www.sciencedirect.com/bookseries/textile-science-and-technology/vol/12/suppl/C

7 تست مهم برای انتخاب صابون پخت و نفوذدهنده با کیفیت

 

همان طور که در تست پخت و سفیدگری اشاره کردیم، انتخاب درست صابون پخت و مواد نفوذدهنده، نقشی حیاتی در کیفیت نهایی فرآیند نساجی ایفا می‌کند. کارایی این مواد تنها به یک عامل بستگی ندارد، بلکه مجموعه‌ای از ویژگی‌ها از جمله توانایی کاهش کشش سطحی آب، افزایش قدرت نفوذ، جذب بهتر آب توسط پارچه، قدرت لکه‌بری، خاصیت امولسیون‌کنندگی و دیسپرس‌کنندگی چربی‌ها، قدرت سفیدکنندگی، میزان کف تولیدی و دمای ابری شدن، تعیین‌کننده کیفیت آن‌ها هستند.

برای اطمینان از انتخاب بهینه و ارزیابی دقیق عملکرد مواد پخت و سفیدگری، آشنایی با تست‌های کاربردی ضروری است. در این‌جا، ما به بررسی 7 تست مهم می‌پردازیم که به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

الف) بررسی خواص جذب آب در پارچه پخت‌شده  ( Absorbency Test)

1) تست هیدروفیلی

2) تست میزان صعود آب

 

ب) تست های بررسی محلول صابون پخت  Wetting agent))

3) تست زمان غرق شدن

4) تست میزان کف

5) تست قدرت لکه بری صابون و سفیدی پارچه

6) تست قدرت صابون در امولسیون کنندگی و دیسپرس کنندگی چربی ها

7) تست نقطه ابری شدن

 

اجرای اکثر این تست‌ها آسان بوده و نیاز به تجهیزات پیچیده آزمایشگاهی ندارند. با این حال، آگاهی از نتایج آن‌ها، ابزار قدرتمندی برای انتخاب و خرید صابون پخت و نفوذدهنده باکیفیت در اختیار شما قرار می‌دهد. توجه کنید که برای اجرای برخی از این تست‌ها، لازم است عملیات پخت و سفیدگری از قبل بر روی نمونه پارچه خام انجام شده باشد، که روش آن را در تست پخت و سفیدگری توضیح دادیم.

 

• تست هیدروفیلیWettability))

 هدف: بررسی میزان تاثیر صابون پخت بر جذب آب و رنگ در پارچه.

استاندارد ها: برگرفته از استاندارد AATCC 79 و استاندارد BS 4554.

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

 

• پارچه پنبه ای پخت شده
• رنگ BLUE G (B-21)

 

 

• پیپت یا قطره چکان
• بورت
• پایه و گیره
• بشر و همزن آزمایشگاهی
• ترازو آزمایشگاهی
• کرنومتر

 

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی نمونه: ابتدا نمونه پارچه پنبه ای خام را بعد از عملیات پخت، در دمای محیط خشک کنید.
• اجرای عملیات: در مرحله بعد، نمونه را روی سطح صافی قرار داده و یک قطره رنگ 1% T.BLUE G از ارتفاع 1 سانتی متر از سطح پارچه توسط بورت آزمایشگاهی بر روی نمونه بریزید. مدت زمانِ مورد نیاز برای جذبِ کاملِ قطره رنگ روی سطح پارچه را توسط کرنومتر اندازه‌گیری و یادداشت کنید.
• نتیجه گیری: زمان جذب قطره آب و مساحت پخش شدن قطره معیار ارزیابی می‌باشد؛ همچنین شکل نهایی قطره‌ی پخش‌شده از نظر یکنواختی، دایره‌ای بودن و میزان پخش، معیاری از کیفیت و راندمان عملیات پخت محسوب می‌شود. هر چه قطره‌ی جذب‌شده بزرگ‌تر و یکنواخت‌تر باشد، نشان‌دهنده‌ی جذب بهتر در سطح پارچه و ایجاد خاصیت هیدروفیلی به‌صورت یکنواخت است.

 

نکته:

در صورت عدم وجود بورت آزمایشگاهی می‌توانید از قطره چکان استفاده کنید.

مکانیزم برداشت ناخالصی	مکانیزم برداشت ناخالصی
چربی‌ها و واکس‌ها	Saponification: روغن‌های گیاهی موجود در پنبه در اثر جوشاندن در محلول سود، به گلیسیرین و اسیدهای چرب آزاد تجزیه می‌شوند. گلیسیرین در آب محلول بوده و اسیدهای چرب نیز در حضور سود به صابون‌های سدیمی (نمک‌های اسید چرب) تبدیل شده و قابل حل در آب می‌شوند. Emulsification: بخش‌هایی از واکس‌ها که با سود صابونی نمی‌شوند، به کمک امولسیفایر موجود در صابون پخت، به امولسیون قابل حل در آب تبدیل شده و از سطح پارچه جدا می‌شوند. High Temperature: دمای بالا موجب حل شدن بخشی از روغن‌ها در آب و تسهیل جدا شدن آن‌ها از پارچه می‌شود. در برخی موارد استفاده از حلال نیز ضروری است.
پکتین‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ ها	Solubilisation: پکتین‌ها در واکنش با قلیا به نمک‌های محلول پکتیک اسید تبدیل می‌شوند.
پروتئین‌ها و همی‌سلولز	ترکیبات قابل حل در حضور سود، پروتئین‌ها و همی‌سلولزها هیدرولیز شده و به  در آب مانند آمینواسیدها تبدیل می‌شوند.

2) تست میزان صعود آب (Wicking Test)

 

هدف: ارزیابی سرعت انتقال مایعات (عرق بدن) و سرعت انتقال آب و رنگ در پارچه.

استانداردها: بر گرفته از استاندارد AATCC 197.

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

 

• نوار پارچه ای از نمونه پارچه پخت شده با ابعاد معین
• رنگ BLUE G (B-21)
• میله جهت نگهداری نمونه پارچه
• پیپت یا قطره چکان
• بشر و همزن آزمایشگاهی
• کرنومتر
• ترازو آزمایشگاهی

 

روش انجام تست:

 

آماده‌سازی نمونه: ابتدا نواری از پارچه‌ی پخت‌شده به ابعاد 15×5/2 سانتی‌متر بریده و به‌صورت مدرج از عدد صفر تا 10 سانتی‌متر علامت‌گذاری کنید.

• اجرای عملیات: نوار پارچه‌ای را از جهت تار و با فاصله‌ی 5/0 سانتی‌متر از انتهای پارچه، درون بشر حاوی آب قرار دهید. سپس ارتفاع بالا آمدن مایع پس از مدت زمان یک دقیقه را اندازه‌گیری و یادداشت کنید.
• نتیجه گیری: معمولاً، ارتفاع بسیار پایین صعود مایع نشان‌دهنده عملکرد نامطلوب صابون پخت است. برعکس، هرچه سرعت انتقال مایع بیشتر باشد، مستقیماً با جذب بالاتر آب و رنگ توسط نمونه پارچه، مرتبط است و نشان دهنده راندمان بالاتر صابون پخت یا ماده مورد نظر می‌باشد.

 

نکته:

• جهت مشاهده بهتر نتایج، می توانید به جای آب، از محلول رنگ 1/0% BLUE G استفاده کنید.
• در صورت عدم استفاده از صابون پخت، سرعت انتقال مایع بسیار پایین بوده و معمولا نواحی عدد 1 را نمایش می‌دهد. 

تست‌های بعدی برای شناسایی خواص خود محلول صابون پخت و نفوذدهنده طراحی شده‌اند که مستقیماً بر اثربخشی آن در فرآیند مقدمات پارچه تأثیر می‌گذارند.

 

3) تست زمان غرق شدن(Sinking Time)

نفوذدهنده‌ها ترکیباتی هستند که با افزودن به آب موجب کاهش کشش سطحی آب می‌شوند. در یک محیط، کشش سطحی و قدرت پاک کنندگی کاملا به یکدیگر وابسته هستند. در تست نفوذدهندگی هرچه زمان غرق شدن نمونه پارچه کمتر باشد یعنی صابون پخت توانایی بالاتری در کاهش کشش سطحی داشته و موجب افزایش سرعت نفوذ آب و رنگ در پارچه می‌شود که نشان از عملکرد خوب صابون پخت است.

 

 

هدف: تست زمان غرق شدن و میزان نفوذ دهندگی صابون پخت با استفاده از کلاف نخ و پارچه.

استانداردها:AATCC 17 و AATCC 43. 

 

• تست زمان غرق در کلاف نخ:

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

• کلاف نخ پنبه خام
• صابون پخت و نفوذ دهنده
• قلاب مسی و سیلندر دایره ای
• پیپت یا قطره چکان
• بشر و همزن آزمایشگاهی
• کرنومتر
• ترازو آزمایشگاهی

 

 

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی نمونه: ابتدا یک کلاف نخ پنبه خام با وزن 5گرم و نمره tex30 به طول 229میلی‌متر را به صورت 5لا به قلاب S شکل مسی به وزن 3 گرم متصل کنید. سپس قلاب را به یک سیلندر دایره ای شکل با وزن 40 گرم (به عنوان نیروی مورد نیاز برای غرق کردن کلاف نخ) متصل کنید. در واقع کلاف نخ با کمک قلاب به وزنه متصل می‌شود.
• اجرای عملیات: نمونه را در محلول 1 گرم بر لیتر از صابون مورد نظر انداخته و مدت زمان لازم برای غرق شدن کامل کلاف نخ در آب را اندازه گیری و ثبت کنید.
• نتیجه گیری: هرچه مدت زمان مورد نیاز برای غرق شدن کوتاه‌تر باشد یعنی صابون نفوذدهنده مورد نظر قدرت نفوذ دهندگی قوی‏تری دارد.

 

 

2-تست زمان غرق در پارچه:

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

 

• پارچه دو رو پنبه خام
• صابون پخت و نفوذدهنده
• پیپت یا قطره چکان
• بشر آزمایشگاهی
• کرنومتر
• ترازو آزمایشگاهی

 

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی نمونه: یک نوار باریک از پارچه دو رو پنبه خام با ابعاد 5/2×5/2 سانتی‌متر برش دهید.
• اجرای عملیات: نمونه پارچه را در محلول 1 گرم بر لیتر از صابون مورد نظر بیاندازید و مانند تست قبل

زمان غرق شدن کامل نمونه را یادداشت کنید.

زمان مورد نیاز برای غرق شدن کامل تکه پارچه در محلول صابون پخت، زمان غرق شدن نامیده می‌شود و معیاری از میزان کاهش کشش سطحی آب است.

• نتیجه گیری: هرچه مدت زمان مورد نیاز برای غرق شدن کوتاه‌تر باشد یعنی صابون نفوذدهنده مورد نظر قدرت نفوذ دهندگی قوی‏تری دارد.

 

4) تست میزان کف صابون Foaming Test))

 

وجود کف زیاد در فرآیندهای رنگرزی، مشکل‌ساز است و می‌تواند منجر به گیر کردن پارچه در دستگاه، نا‌یکنواختی رنگ و ایجاد لکه شود. جهت رفع این مشکل، از مواد ضد کف استفاده می‌شود. با این حال، استفاده‌ی نامناسب از ضد کف‌ها ممکن است خود موجب لکه‌گذاری شده و در مراحل بعدی مانند چاپ، باعث ممانعت از جذب یکنواخت رنگ شود.

 

هدف: اندازه گیری میزان کف صابون پخت و نفوذدهنده.

استانداردها: ASTM D 1173

 

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

• صابون پخت
• استوانه مدرج
• بشر و همزن آزمایشگاهی
• پیپت یا قطره‌‌‌‌چکان
• کرنومتر
• ترازو آزمایشگاهی

 

 

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی: ابتدا محلول 1گرم بر لیتر از صابون یا نفوذدهنده مورد نظر آماده کنید.
• اجرای عملیات: سپس طبق روش Ross Miles محلول را در ارتفاعی مشخص از استوانه مدرج ریخته و ارتفاع کف را پس از گذشت 60 ،180 و 300 ثانیه اندازه گیری و ثبت کنید.
• نتیجه گیری: ارتفاع کف نمونه های را همراه با مقیاس زمان مقایسه و بررسی کنید. مسلما هرچه ارتفاع کف بیشتر باشد، ماده مورد نظر کف بیشتری در فرآیند تولید می‎کند که این امر مطلوب نیست.

 

نکته:

برای ساده‌تر کردن تست، می‌توان مقدار مشخصی از محلول صابون را در استوانه مدرج درب دار ریخته و ارتفاع کف را پس از تکان دادن با قدرت دست یکسان و تعداد دفعات مشخص اندازه گیری کرد. [تصویر 6]

5) تست قدرت لکه بری صابون (Spotting agent) و سفیدی پارچه  (Whitness index)

هدف: ارزیابی قدرت پاک کنندگی و لکه بری صابون.

استانداردها: AATCC 130

 

مواد و تجهیزات مورد نیاز:

• پارچه سفیدگری شده
• روغن پارافین فلش200
• دوده یا رنگ قابل حل در روغن (رنگIII SUDAN)
• ورقه شیشه ای
• وزنه 2کیلوگرمی
• میکسر
• آون
• پیپت یا قطره چکان
• دستگاه جت آزمایشگاهی
• ترازوی آزمایشگاهی
• اسپکتوفتومتر (در صورت امکان)

روش انجام تست:

 

• آماده‌سازی محلول: ابتدا مقدار 2 گرم دوده یا 0.2 گرم بر لیتر از رنگ قابل حل در روغن(رنگIII SUDAN) را به روغن پارافین فلش200 افزوده و با میکسر حل کنید. (این عمل جهت ایجاد لکه نمونه برای ارزیابی بهتر بصری تست می‌باشد.)
• آماده سازی نمونه پارچه: 2 قطره از روغن تهیه شده را روی یک پارچه سفیدگری شده ریخته و یک ورقه شیشه­ای روی نمونه بگذارید. در آخر وزنه 2 کیلوگرمی را روی ورق شیشه­ای قرار داده و به مدت 20 الی 25 دقیقه منتظر بمانید.
• اجرای عملیات: نمونه را تحت عملیات شست‎وشو در دمای جوش به مدت 45 دقیقه قرار دهید. در حین شست‌وشو لکه ایجاد شده به مقدار کم روی پارچه پخش می‌شود.
• نتیجه گیری: نمونه‌ها را از نظر پارامترهای رنگی (L*, a*, b*)، میزان بازتاب، اندیس سفیدی و زردی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر (در صورت امکان) ارزیابی کنید. هرچه اندیس سفیدی بیشتر، اندیس زردی کمتر و میزان بازتاب نمونه بیشتر باشد) به عبارتی، میزان K/S کمتر باشد(، نشان‌دهنده قدرت لکه‌بری بالاتر صابون مورد آزمایش است. در خصوص مقیاس خاکستری نیز، هرچه اختلاف بین نمونه شسته‌نشده و شسته‌شده بیشتر باشد، نشان‌دهنده قدرت لکه‌بری قوی‌تر صابون است.

 

نکته:

در صورتیکه به دستگاه اسپکتروفتومتر دسترسی ندارید، نتیجه‌گیری را به صورت بصری انجام دهید.