مقدمه :
يكي از عملياتي كه روي پنبه انجام مي شود، عمل مرسريزه مي باشد كه شامل تماس پنبه (اعم از نخ، الياف يا پارچه) با محلول سود سوز آور و سپس شستشوي محصول در محلول رقيق اسيد و پس استفاده از آب سرد به منظور خنثي كردن قليايي و سر انجام خشك كردن محصول است. بر اثر مرسريزاسيون در خشندگي و جلاي پنبه افزايش مي يابد. و ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي آن تغييرات زيادي پيدا مي كند. معمولاً پارچه هاي مرغوب پيراهني، روميزي، ملحفه اي هم چنين نخ هاي قرقره مرسريزه مي شوند. لذا با توجه به اهميت زياد اين پروسه تلاش هايي جهت كاهش مدت زمان عمليات مرسريزاسيون، كاهش ميزان مصرف سود و حصول نتايج بهتر در حين عمليات انجام پذيرفته و نيز در حال انجام مي باشد. بدين منظور استفاده از محيط ديگري غير از محيط مائي هم چون محيط حاصل از امواج مافوق صوت مورد استفاده قرار گرفته است كه با استفاده از
امواج در حين مرسريزاسيون، بتوان با صرف زمان كوتاهتر و غلظت سود كمتر به همان تغييرات ساختاري روشهاي معمول مرسريزاسيون برسيم كه اين ها سبب هزينه كمتر و اقتصادي شدن پروسه واحتمالاً حصول نتايج بهتري مي گردد.

بررسی مرسریزاسیون و اولترا سونیک و کاربرد این دو در زمینه به دست آوردن خواصیات پارچه ها (نمونه موردی پارچه پنبه ای)

بررسی مرسریزاسیون و اولترا سونیک و کاربرد این دو در زمینه به دست آوردن خواصیات پارچه ها (نمونه موردی پارچه پنبه ای)

فهرست مطالب

چكيده ………………………………………………………………………………………………………………………. 1
مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………… 2

فصل اول: كليات

3 1-1: پيش گفتار ………………………………………………………………………………………………………….. 4
1-2: ساختار و خواص سلولز ………………………………………………………………………………………………. 5
1-2- 1: بررسي ساختار بلوري سلولز …………………………………………………………………………………….. 7
1-3: پنبه …………………………………………………………………………………………………………………….. 9
1-3- 1: ساختار و خواص ليف پنبه ……………………………………………………………………………………….. 9
1-3- 2: خواص شيميايي الياف پنبه …………………………………………………………………………………….. 41
1-4: مرسريزاسيون ………………………………………………………………………………………………………… 51
1-4- 1: تأثير قليا بر الياف سلولزي ……………………………………………………………………………………….. 16
1-4- 2: تورم پنبه در محلول هاي قليايي …………………………………………………………………………………. 71
1-4- 3: تخريب سلولز در محلول قليايي …………………………………………………………………………………. 81
1-4- 4: تأثير مرسريزاسيون روي ساختار و خواص ليف پنبه …………………………………………………………… 91
1-4- 5: عوامل موثر در مرسريزاسيون ……………………………………………………………………………………. 12
1-4- 5- 1: اثر غلظت و نوع قليا در مرسريزاسيون ……………………………………………………………………… 12
1-4- 5- 2: اثر زمان در مرسريزاسيون …………………………………………………………………………………… 22
1-4- 5- 3: اثر كشش در مرسريزاسيون …………………………………………………………………………………. 22
1-4- 5- 4: اثر نفوذ دهنده در مرسريزاسيون …………………………………………………………………………….. 22
1-4- 5- 5: اثر نوع پنبه، شكل فيزيكي كالا و نوع ساختار آن در مرسريزاسيون ……………………………………….. 32
1-4- 5- 6: اثر دما در مرسريزسيون ………………………………………………………………………………………… 32
1-4- 6: زمان مرسريزاسيون …………………………………………………………………………………………………. 62
1-4- 7: روش هاي بررسي تأثير فرآيند مرسريزاسيون ………………………………………………………………………72
1-4- 7- 1: ظرافت و ميزان كريستالينته …………………………………………………………………………………….. 72
1-4- 7- 2: اندازه گيري مقدار جذب رنگ و رطوبت …………………………………………………………………………. 72
1-4- 7- 3: تعيين درجه مرسريزاسيون از طريق اندازه گيري عدد فعال باريم …………………………………………… 82
1-5: اولتراسونيك ……………………………………………………………………………………………………………. 82
1-5- 1: مكانيسم عمل امواج اولتراسونيك ………………………………………………………………………………… 92
1-5- 2: پديده تشكيل و انفجار حباب و عوامل مؤثر ……………………………………………………………………….. 92
1-5- 3: استفاده كاربردي از امواج اولتراسونيك در صنايع نساجي ……………………………………………………….. 03
1-5- 4: مزيت هاي استفاده از امواج فراصوت در پروسه هاي نساجي …………………………………………………… 13

فصل دوم: سابقه و پيشينه تحقيق…………………………………………………………… 32

2-1: مرسريزاسيون كالاي پنبه اي ……………………………………………………………………………………… 33
2-2: استفاده از اولتراسونيك در نساجي ………………………………………………………………………………… 74
2-2- 1: استفاده در عمليات مقدماتي شامل شستشو و آنزيم زني ……………………………………………….. 74
2-2- 2: آهارگيري پنبه …………………………………………………………………………………………………… 05
2-2- 3: استفاده در ……………………………………………………………………………………………………….. 05
2-2- 4: استفاده در تكميل …………………………………………………………………………………………………35

فصل سوم: تجربيات…………………………………………………………………………… 54

3-1: مواد اوليه ……………………………………………………………………………………………………………..55
3-2: وسايل آزمايشگاهي ………………………………………………………………………………………………….55
-3: طراحي آزمايش ها……………………………………………………………………………………………………..51
3-4: روش ها…………………………………………………………………………………………………………………52
3-4- 1: آماده سازي پارچه ………………………………………………………………………………………………. 25
3-4- 2: عمليات مرسريزاسيون در شرايط اولتراسونيك و معمولي …………………………………………………….. 25
3-4- 3: عمليات خنثي سازي ……………………………………………………………………………………………. 25
.3-4: آزمايش استحكام ……………………………………………………………………………………………………..35
3-4: آزمايش اندازه گيري عدد فعال باريم…………………………………………………………………………………..35

فصل چهارم: تجزيه و تحليل و بيان نتايج حاصل از تحقيق

4-1: نتايج به دست آمده توسط طرح آزمايش……………………………………………………………………………….55
4-1- 1: نتايج حاصل از آزمايش مرسريزاسيون معمولي ………………………………………………………………… 55
4-1- 2: نتايج حاصل از آزمايش مرسريزاسيون در محيط اولتراسونيك ………………………………………………….. 65
4-1- 3: تأثير غلظت سود، زمان و دماي عمليات بر خصوصيات مكانيكي ……………………………………………… 95
4-1- 3- 1: نتايج آزمون استحكام تحت غلظت متغير سود، زمان و دماي ثابت ………………………………………… 95
4-1- 3- 2: نتايج آزمون استحكام تحت زمان متغير ، غلظت و دماي ثابت ……………………………………………… 16
4-1- 3- 3: نتايج آزمون استحكام تحت دماي متغير و غلظت و زمان ثابت ……………………………………………… 63
4-1- 3- 4: بررسي تأثير غلظت و زمان و دماي عمليات بر روي استحكام در مرسريزاسيون معمولي و اولتراسونيك …………………………………………………………………………………………………………………………………….51
4-1- 3- 5: نتايج آزمون ازدياد طول تا حدپارگي تحت غلظت متغير سود و زمان و دماي ثابت …………………………76
4-1- 3- 6: نتايج آزمون ازدياد طول تا حد پارگي تحت زمان متغير، غلظت و دماي ثابت ………………………………..96
4-1- 3- 7: نتايج آزمون ازدياد طول تا حد پارگي تحت دماي متغير و غلظت و زمان ثابت ……………………………….97
4-1- 3- 8: بررسي تأثير غلظت و زمان و دماي عمليات بر روي ازدياد طول در …………………………………………. 37
4 -1-3-9: نتايج آزمون كار تا حد پارگي تحت غلظت متغير سود و زمان و دماي ثابت ………………………………… 74
4 -1-3-01: نتايج آزمون كار تا حد پارگي تحت زمان متغير، غلظت و دماي ثابت ………………………………………. 67
4 -1-3-11: نتايج آزمون كار تا حد پارگي تحت دماي متغير و غلظت و زمان ثابت …………………………………….. 87
4-1- 3- 21: بررسي تأثير غلظت و زمان و دماي عمليات بر روي كار تاحد ……………………………………………. 08
4-1- 4: تأثير غلظت سود و زمان و دماي عمليات بر عدد فعال باريم …………………………………………………….18
4-1- 4- 1: نتايج تغييرات عدد فعال باريم تحت غلظت متغير سود و زمان و دماي ثابت ………………………………. 81
4-1- 4- 2: نتايج تغييرات عدد فعال باريم تحت زمان متغير، غلظت و دماي ثابت ………………………………………. 38
4-1- 4- 3: نتايج تغييرات عدد فعال باريم تحت دماي متغير، غلظت و زمان ثابت ……………………………………….58
4-1- 4- 4: بررسي تأثير غلظت و زمان و دماي عمليات بر عدد فعال باريم در ……………………………………….. 87

فصل پنجم: نتيجه گيري و پيشنهادات……………………………………………………….. 88

منابع و مĤخذ ……………………………………………………………………………………………………………..29
فهرست منابع فارسي ……………………………………………………………………………………………………. 39
فهرست منابع لاتين ……………………………………………………………………………………………………. 49
چكيده انگليسي ………………………………………………………………………………………………………… 79

فهرست شكل ها
1-1: ساختار شيميايي سلولز ………………………………………………………………………………………………. 6
1-2: قسمت هاي مختلف ليف پنبه …………………………………………………………………………………………. 9
1-3: مدلي از ميكروفيبريل هاي ليف پنبه……………………………………………………………………………………11
1-4: جهت گيري فيبريل ها در ليف پنبه………………………………………………………………………………………12
1-5: توزيع وزن مولكولي در نوعي ليف پنبه………………………………………………………………………………….12
1-6: ارتباط بين استحكام و وزن مولكولي در ليف پنبه………………………………………………………………………13
1-7: مكانيزم احتمالي از مرسريزاسيون پنبه ……………………………………………………………………………….. 61
1-8: سطح مقطع ليف پنبه قبل از مرسريزاسيون و در مراحل مختلف آن ………………………………………………. 81
1-9: ساختار سلولز قبل وبعد از مرسريزاسيون …………………………………………………………………………….. 02
1-01: ويسكوزيته محلول سود در دما و غلظت هاي مختلف ……………………………………………………………… 52
1-11: تورم نسبي ليف پنبه در دما و زمان هاي مختلف مرسريزاسيون…………………………………………………..25
2-1: تأثير كشش بر ساختار بلوري الياف سلولزي…………………………………………………………………………..26
2-2: اثر غلظت سود و درجه حرارت در شدت مرسريزاسيون ليف پنبه ………………………………………………….. 04
2-3: بررسي طيف IR مربوط به چهار نوع سلولز I و II و III و سلولز آمورف ……………………………………………24
2-4: پراش اشعه X از انواع سلولز …………………………………………………………………………………………… 44
2-5: اثر گاز موجود در محلول هيدروكسيد سديم روي عدد فعال باريم در …………………………………………………47
2-6: تصوير حاصل از SEM آهار گيري بدون امواج و با استفاده از امواج……………………………………………………..48
2 7-: تصوير حاصل از SEM الياف آهارگيري شده با امواج و بدون امواج و الياف آهار گيري نشده. ……………………. 50
2 -8: مشخص كننده اندازه ذرات رنگ Vat Violet 1 در پخش با استفاده از امواج
فراصوت و بدون استفاده از آن …………………………………………………………………………………………………. 52
2-9: شماتيكي از حمام رفتن كشش اولتراسونيك ………………………………………………………………………… 25
فهرست نمودارها
4 -1: تأثير غلظت سود بر استحكام نمونه در مرسريزاسيون معمولي …………………………………………………… 08
4 -2: تأثير غلظت سود بر استحكام نمونه در مرسريزاسيون اولتراسونيك ………………………………………………. 08
4 -3: تأثير زمان مرسريزاسيون معمولي بر استحكام نمونه ………………………………………………………………. 28
4 -4: تأثير زمان مرسريزاسيون اولتراسونيك بر استحكام نمونه ………………………………………………………….. 28
4 -5: تأثير دماي مرسريزاسيون معمولي بر استحكام نمونه ……………………………………………………………… 48
4 -6: تأثير دماي مرسريزاسيون اولتراسونيك بر استحكام نمونه …………………………………………………………. 48
4 -7: تأثير غلظت سود بر ازدياد طول نمونه در مرسريزاسيون معمولي ……………………………………………….. 88
4 -8: تأثير غلظت سود بر ازدياد طول نمونه در مرسريزاسيون اولتراسونيك …………………………………………… 88
4 -9: تأثير زمان مرسريزاسيون معمولي بر ازدياد طول نمونه ……………………………………………………………. 09
4 -01: تأثير زمان مرسريزاسيون اولتراسونيك بر ازدياد طول نمونه ……………………………………………………… 09
4 -11: تأثير دماي مرسريزاسيون معمولي بر ازدياد طول نمونه …………………………………………………………. 29
4 -21: تأثير دماي مرسريزاسيون اولتراسونيك بر ازدياد طول نمونه …………………………………………………….. 29
4 -31: تأثير غلظت سود بر كار تا حد پارگي نمونه در مرسريزاسيون معمولي ……………………………………….. 59
4 -41: تأثير غلظت سود بر كار تا حد پارگي نمونه در مرسريزاسيون اولتراسونيك………………………………………59
4 -51: تأثير زمان مرسريزاسيون معمولي بر كار تا حد پارگي نمونه …………………………………………………….. 79
4 -61: تأثير زمان مرسريزاسيون اولتراسونيك بر كار تا حد پارگي نمونه ……………………………………………….. 79
4 -71: تأثير دماي مرسريزاسيون معمولي بر كار تا حد پارگي نمونه …………………………………………………… 99
4 -81: تأثير دماي مرسريزاسيون اولتراسونيك بر كار تا حد پارگي نمونه ………………………………………………. 99
4 -91: تأثير غلظت سود بر عدد فعال باريم در مرسريزاسيون معمولي ……………………………………………….. 102
4 -02: تأثير غلظت سود بر عدد فعال باريم در مرسريزاسيون اولتراسونيك …………………………………………… 102
4 -12: تأثير زمان مرسريزاسيون معمولي بر عدد فعال باريم …………………………………………………………… 104
4 -22: تأثير زمان مرسريزاسيون اولتراسونيك بر عدد فعال باريم ………………………………………………………. 104
4 -32: تأثير دماي مرسريزاسيون معمولي بر عدد فعال باريم …………………………………………………………… 106
4 -42: تأثيردماي مرسريزاسيون اولتراسونيك بر عدد فعال باريم. ………………………………………………………. 106

فهرست جدول

1-1: ابعاد يونيت سل براي فرم هاي مختلف كريستالي سلولز …………………………………………………………… 8
1-2: تركيبات موجود در نوعي پنبه و محدوده آن در الياف پنبه …………………………………………………………… 01
1-3: تورم در لينترپنبه بعنوان تابعي از نوع و غلظت قليا ………………………………………………………………….. 81
2-1: تأثير غلظت محلول هيدروكسيد سديم بر خواص مكانيكي نخ پنبه اي
مرسريزه شده در طول ثابت ………………………………………………………………………………………………….. 33
2-2: تأثير كشش در طول فرآيند مرسريزاسيون بر خواص مكانيكي نخ پنبه اي ………………………………………… 53
2-3: اثر غلظت هيدروكسيد سديم بر رنگ پذيري نخ مرسريزه شده …………………………………………………… 34
4-2: درصد بلورينگي پارچه مرسريزه شده در محلول هاي عاري و اشباع از هوا…………………………………………45
2-5: نتايج حاصل از پراش اشعه X، اسپكتروسكوپ IR و رطوبت بازيافتي پارچه………………………………………… 46
-2: رنگزاها و عوامل تثبيت كننده ………………………………………………………………………………………………94
2-7: ميانگين اندازه ذرات محلول رنگزا در پروسه اعمال نمودن امواج اولتراسونيك……………………………………… 15
2-8: بيانگر ميزان جذب رنگزا و مقايسه هزينه رنگرزي در هر متر مربع و مقداررنگرزي جذب نشده در دو روش با آنزيم و بدون آنزيم. ……………………………………………………………………………………………………………………………. 53
2-9: فركانس و توان توليدي براي پروسه هاي مختلف……………………………………………………………………..54
563-1: مشخصات پارچه مصرفي…………………………………………………………………………………………….56
3-2: طرح به دست آمده از برنامه RSM با متغير هاي زمان، دما و غلظت ……………………………………………..56
3-3: شرايط و موارد مصرفي در آهارگيري……………………………………………………………………………………57
4-1: نتايج به دست آمده از مرسريزاسيون معمولي طبق طرح آزمايش………………………………………………….58
4-2: مقادير به دست آمده براي نمونه ايده آل طرح آزمايش براي مرسريزاسيون معمولي……………………………….63
.4-3: نتايج به دست آمده از مرسريزاسيون اولتراسونيك طبق طرح آزمايش……………………………………………….64
4-4: مقادير به دست آمده براي نمونه ايده آل طرح آزمايش براي مرسريزاسيون ………………………………………….65
4-5: تغييرات استحكام بر حسب غلظت سود……………………………………………………………………………….66
4-6: تغييرات استحكام بر حسب زمان عمليات …………………………………………………………………………… 86
4-7: تغييرات استحكام بر حسب دماي عمليات ……………………………………………………………………….. 07
4-8: تغييرات ازدياد طول بر حسب غلظت سود ……………………………………………………………………….. 47
4-9: تغييرات ازدياد طول بر حسب زمان علميات ……………………………………………………………………… 67
4-01: تغييرات ازدياد طول بر حسب دماي عمليات …………………………………………………………………….. 87
4-11: تغييرات كار تا حد پارگي بر حسب غلظت سود ………………………………………………………………….. 18
4-12: تغييرات كار تا حد پارگي بر حسب زمان عمليات ……………………………………………………………… 38
4-31: تغييرات كار تا حد پارگي بر حسب دماي عمليات ……………………………………………………………….. 58
4-41: تغييرات عدد فعال باريم بر حسب غلظت سود …………………………………………………………………….. 88
4-15: تغييرات عدد فعال باريم بر حسب زمان عمليات…………………………………………………………………….90
4-61: تغييرات عدد فعال باريم بر حسب دماي عمليات……………………………………………………………………..91

 

فصل اول
1- 1- پيشگفتار
پنبه بدليل داشتن خواص مهمي مانند استحكام نسبتاً خوب، نرم و قابليت انعطاف در مقابل هر گونه عمليات ريسندگي و بافندگي و تمايل به جذب رنگهاي متفاوت يكي از الياف پر مصرف در صنايع نساجي مي باشد. در صنعت نساجي به منظور بهبود خواص ظاهري پارچه مانند نرمي و درخشندگي يا به منظور افزودن خواص معيني به پارچه در جهت افزايش مرغوبيت آن، عمليات تكميلي انجام مي شود. اين امر ،باعث فروش بيشتري شده، بنابراين افزايش حجم توليد و كاهش قيمت تمام شده پارچه را به دنبال دارد. يكي از عمليات تكميلي مهم روي كالاهاي پنبه اي، عمليات مرسريزاسيون است كه باعث بهبود خواص الياف پنبه، نظير جلا ، جذب رنگ بالاتر، افزايش مقاومت كششي، افزايش نرمي، ثبات ابعادي بيشتر و … مي شود [10]. در سال 1850 مرسر در آزمايشي كه براي جدا كردن هيدراتهاي مختلف در نظر گرفته بود، هنگام عبور محلول سود از يكسري فيلتر پنبه اي متوجه شد كه غلظت محلول خروجي كمتر شده و ابعاد فيلتر كاهش يافته است. بدين ترتيب تأثير محلول سود بر روي كالاي سلولزي شناخته شد و به افتخار نام كاشف آن، جان مرسر، فرآيند مرسريزاسيون نام گرفت [10]. مرسريزاسيون يك نوع تكميل يميايي – مكانيكي است كه در آن كالاي سلولزي، به شكل نخ و يا پارچه هاي داخل محلولي از قليا با غلظت معين و در مدت زمان مشخصي قرار گرفته، سپس عمليات شستشو، خنثي سازي، شستشوي مجدد و نهايتاً خشك كردن، صورت مي گيرد. در عمليات مرسريزاسيون، كالا مي تواند به صورت آزاد و يا در حالت تحت كشش باشد كه حالت اول را مرسريزاسيون و حالت دوم را مرسريزاسيون بدون كشش (قليايي كردن) مي نامند. عمليات مزبور نظم مولكولي، مورفولوژي، ساختار و درجه بلوري الياف را تغيير داده، باعث تورم و مدور شدن سطح مقطع الياف مي شود. تغييرات فوق علاوه بر افزايش جلا در كالا ،باعث بهبود خواص الياف نارس شده، جذب رنگ، واكنش پذيري و استحكام كششي ليف را بالا مي برد [10]. وسعت اين تغييرات به غلظت قلياي كاربردي، درجه حرارت و زمان عمليات، درجه پليمريزاسيون سلولز مرسريزه شده، شكل فيزيكي كالاي مرسريزه شده و نوع ساختار آن، تحت كشش يا آزاد بودن كالا هنگام مرسريزاسيون و مقدار كشش اعمال شده بستگي دارد [10]. هيدروكسيد سديم، هيدروكسيد پتاسيم، هيدروكسيد ليتيم و آمونياك از قلياييهاي قابل مصرف در عمليات مرسريزاسيون هستند كه در بين آنها هيدروكسيد سديم به دليل اينكه به آساني قابل دسترسي بوده و همچنين از نظر اقتصادي مقرون به صرفه است بيشترين مصرف را دارد. روش متداول مرسريزاسيون كه تحت عنوان مرسريزاسيون سرد از آن نام برده مي شود، عمدتاً با محلول 20 تا 25 درصد سود سوز آور، در دماي 15 تا 20 درجه سانتي گراد و به مدت 30 تا 180 ثانيه صورت مي گيرد. وجود نواقصي در مرسريزاسيون سرد نظير عدم نفوذ كامل سود به داخل الياف و سطحي بودن عمل مرسريزاسيون، نايكنواختي عمل، نياز به مواد خيس كننده گران قيمت و همچنين نياز به دستگاههاي مبرد براي خنك كردن سيستم و … منجر به ابداع شيوهء نويني به نام مرسريزاسيون گرم شد كه در آن محلول سود با دماي بالا استفاده مي شود[10]. در استفاده از شرايط اولتراسونيك در عمل مرسريزاسيون به نظر مي رسد كه امكان نفوذ بيشتر سود در زمان كوتاهتر و كاهش هزينه ها قابل دسترسي باشد كه در اين تحقيق اين عمل مورد بررسي قرار مي گيرد.

1-2 -ساختار و خواص سلولز
سلولز كه تقريباً يك سوم مواد تشكيل دهنده سلول گياهان را شامل مي شود در طبيعت هرگز به طور خالص يافت نمي شود. حدود 90 درصد ليف پنبه را سلولز تشكيل مي دهد، بنابراين پنبه مهمترين منبع سلولزي مي باشد. سلولز يك كربوهيدرات بوده و لغت كربوهيدرات تركيبي از (c) و هيدارت يا آب (H2O) و شكل كلي آن به صورت Cn(H2O)m مي باشد. سلولز پلي ساكاريدي است كه در آن واحدهاي گلوكزي بوسيله اتصال 1 و 4 بتا گلوكوزيدي به يكديگري متصل شده اند، واحد تكرار شونده در طول زنجيرهاي سلولزي سلوبيوز مي باشد و هر واحد سلوبيوز از دو حلقه گلوكزي پيرانوز تشكيل شده است كه ساختار پيشنهادي آن در شكل 1 1- آمده است. تكرار اين واحد خطي نشان دهنده طول زنجير يا درجه پليمريزه شدن و وزن مولكولي سلولز خواهد بود. سلولز به طور متوسط داراي وزن مولكولي 800000 و درجه پليمريزه شدن حدود 5000 است [11]. سلولز تركيبي پلي الكلي است كه در آن تعداد زيادي گروههاي هيدروكسيل وجوددارد، همچنين سلولز در انتهاي زنجيرهاي ملكولي خود داراي گروههاي استال و آلدئيد مي باشد [11].

شكل 1-1 ساختار شيميايي سلولز [01].

با توجه به تعداد اندك گروههاي آلدئيدي نسبت به ديگر گروههاي شيميايي موجود در سلولز، اثر اين گروه بر خواص شيميايي سلولز غير محسوس است و به همين دليل خصلت احيا كنندگي از سلولز مشاهده نمي شود[11]. گروههاي هيدروكسيل متصل به اتم كربن هاي 2 و 3 الكل نوع دوم و گروه هيدروكسيل متصل به اتم كربن 6، الكل نوع اول مي باشد، بنابراين اين گروهها قابليت واكنش شيميايي متفاوت دارند. طبق مطالعات انجام گرفته، گروه هيدروكسيل نوع اول جهت واكنش هاي استري شدن ده بار فعالتر از گروههاي هيدروكسيل ديگر مي باشد وگروه هيدروكسيل 2C به دليل داشتن خاصيت اسيدي شديدتر در واكنش اتري فعالتر مي باشد و گروه هيدروكسيل 3C از كمترين ميزان تمايل براي فعل و انفعالات شيميايي برخوردار است [11]. تحقيقات نشان داده است كه گروههاي هيدروكسيل قسمت هاي بي نظم سلولز به آساني مي توانند در فعل و انفعالات شيميايي شركت كنند و ميل واكنشي سلولز با متورم كردن آن افزايش قابل توجهي مي يابد [11]. با متورم شدن، قسمت هاي بي نظم سلولز بيشترشده و بنابراين گروههاي هيدروكسيل بيشتري براي واكنش هاي شيميايي دردسترس قرار مي گيرند. به عنوان مثال در الياف پنبه اي كاملاً خشك تنها 9/0% از گروههاي هيدروكسيل براي انجام واكنش هاي شيميايي آزاد هستند، حال آنكه در ليف متورم شده 52-14 درصد از اين گروهها آزاد مي باشند [11].
1- 2-1-بررسي ساختار بلوري سلولز
به طور كلي تمام الياف طبيعي يا مصنوعي پليمر هستند و براي اين كه يك نوع پليمر بتواند به صورت ليف قابل مصرف در آيد بايد داراي خواصي نظير وزن مولكولي مناسب، بلورينگي مناسب، پيوندهاي بين مولكولي، آرايش يافتگي قابل قبول و … باشد [11]. در صد بلورينگي و ميزان آرايش يافتگي براي تمام الياف مخصوصاً الياف سلولزي از اهميت زيادي برخوردار مي باشد. تفاوت اصلي در انواع مختلف سلولز ناشي از طرز قرار گرفتن مولكل ها نسبت به يكديگر مي باشد. الياف سلولزي داراي درجه آرايش يافتگي مولكولي بالايي بوده وتقريباً مولكولها در آنها با يكديگر موازي مي باشند ولي مارپيچ بودن اين الياف باعث شده كه درجه آرايش يافتگي مولكولها نسبت به محور طولي ليف كم باشد. زاويه پيچش در الياف ساقه اي حول محور طولي كم و برابر 6 درجه بومه مي باشد، لذا داراي مقاومت و آرايش يافتگي بالايي هستند ولي الاستيسيته آنها كم است. زاويه پيچش مولكول ها حول محور طول در الياف پنبه حدود 30 درجه مي باشد و بنابراين پنبه الاستيك تر از الياف ساقه اي مي باشد. در الياف سلولزي طبيعي نسبت به قسمتهاي منظم به بي نظم، اگر چه بسته به روش اندازه گيري متفاوت مي باشد ولي عموماً برابر با دو سوم منظم و يك سوم غير منظم مي باشد[11]. سلولز مهمترين پلي ساكاريد مي باشد كه در آن يك نوع مونوساكاريد به نام گلوكز وجود دارد. حلقه هاي گلوكزي با پيوندβبه يكديگري متصل شده اند و واحد تكرار شونده آن سلوبيوز است. پيوند βپيوندي پايدار بوده سبب مي شود زنجير خطي تر گردد و زنجيرهاي مجاور متراكم تر و در كنار هم قرار بگيرند. لذا سلولز ماده اي است كه داراي كريستاليزاسيونبسيار بالاست ولي مانند گلوكز داراي كريستال هاي مجزا نمي باشد. فرم اصلي و طبيعي سلولز داراي فيبريل هاي كريستالي مي باشد كه داراي درجه تراكم متفاوت و همچنين طولهاي محدود شده است. سلولز را مي توان در كمتر از 5 نوع طبقه بندي نمود ولي تنها سلولز نوع اول و سلولز نوع دوم هستند كه
داراي خاصيت وكاربرد براي صنايع نساجي مي باشند. سلولز يك زنجير پليمري به صورت كربوهيدراته خطي و داري واحد هاي D- گلوكز پيرانوز كه با يكديگر اتصالل برقرار نموده اند مي باشد كه اين اتصالات به صورت β -1-4glycosidicمي باشد [11].
كريستال سلولز در فرم هاي مختلف در گروه هاي يك تا چهار طبقه بندي مي شوند، به وسيله ديفراكسيون X-ray اطلاعات در مورد اين ساختارهاي كريستالي مختلف افزايش يافته است. ابعاد سل واحد سلولز براي فرم هاي مختلف كريستالي سلولز به صورت زير است [11].

بررسی مرسریزاسیون و اولترا سونیک و کاربرد این دو در زمینه به دست آوردن خواصیات پارچه ها (نمونه موردی پارچه پنبه ای)

بررسی مرسریزاسیون و اولترا سونیک و کاربرد این دو در زمینه به دست آوردن خواصیات پارچه ها (نمونه موردی پارچه پنبه ای)

فصل دوم
سابقه و پيشينه تحقيق
2- 1- مرسريزاسيون كالاي پنبه اي EMERSON (2004) نخ پنبه اي را در چند غلظت مشخص از محلول هيدروكسيد سديم و در
محدوده 150g/L تا 350طبق جدول 1-2 و تحت شرايط يكساني مرسريزه نموده است [81].
استحكام در غلظت 300g/l هيدروكسيد سديم به مقدار حداكثر رسيده است كه مي توان ان را به حضور هيدراتهاي aOH.7H2O و نفوذ بهتر آنها به داخل الياف نسبت داد. هم چنين اين مطلب نشان مي دهد كه بيشترين تغييرات در خواص مكانيكي نخ هايي مرسريزه شده در محدودي غلظت 200-150g/l اتفاق افتاده است [81].
در تحقيقات انجام شده توسط (2003)T.Toth، الياف پنبه به وسيله محلول هاي هيدروكسيد سديم و آمونياك ودر حالت بدون كشش مرسريزه شده اند [19]. نتايج آنها نشان داده است كه در الياف مرسريزه شده به وسيله هيدروكسيد سديم سلولز I به سلولز II تبديل شده است حال آنكه در الياف مرسريزه شده در محلول آمونياك سلولز I به سلولز II تبديل شده است. آنها نتيجه گرفتند كه شفافيت بالا و بهبود در رنگ پذيري را مي توان ازمرسريزاسيون به وسيله هيدروكسيد سديم نتيجه گرفت، حال آنكه مرسريزاسيون در محلول آمونياك برگشت پذيري بالا و بنابراين ثبات ابعادي خوب را در كالا ايجاد مي كند [91].
N.Ahmad و همكارانش (1985)، اثر عوامل زمان و حرارت را در مرسريزاسيون مورد مطالعه قرار دادند [20]. آنها نخ هاي پنبه اي را در محدود دمايي co 55 5-و در حالت تحت كشش به وسيله هيدروكسيد سديم و در زمانs 60 و 180 مرسريزه كردند و ميزان مرسريزاسيون را با استفاده از روشهاي پراش اشعه x و مقدار رنگ جذب شده توسط نخ هاي مرسريزه شده اندازه گيري كردند. هدف از تحقيق آنها بررسي اثر زمان و درجه حرارت مرسريزاسيون بر روي شفافيت و رنگ پذيري كالا مرسريزه شده بوده است. اين محققين نتيجه گرفتند كه تغيير دماي مرسريزاسيون در محدوده 5c o تا 55 ، تغيير محسوسي در
شفافيت و رنگ پذيري نخ هاي مرسريزه شده ايجاد نكرده است. اما افزايش زمان مرسريزاسيون از 60s بهs 180 در تمامي دماهاي مورد آزمايش مقدار جذب رنگ را به مقدار قابل توجهي افزايش داده است. آنها نتيجه گرفتند كه افزايش زمان مرسريزاسيون نفوذ سود به داخل الياف را راحت تر و سريع تر كرده و بنابراين شدت مرسريزاسيون افزايش مي يابد. به عبارت ديگر اثر زمان مرسريزاسيون بيشتر از اثر دماي مرسريزاسيون مي باشد [02].
در تحقيقي اثر كشش بر روي خواص مكانيكي نخ پنبه اي مورد استفاده قرار گرفته است [18]. در اين مطالعه نخ هاي پنبه اي در دماي co20 و به مدتs 60 در محلول 300g/L هيدروكسيد سديم مرسريزه شده اند كه نتايج آن در جدول2-2 آمده است.
همانگونه كه نتايج نشان مي دهد مقدار استحكام و مدول الاستيسيته با افزايش كشش به ميزان قابل توجهي افزايش يافته است كه اين به درجه آرايش يافتگي الياف نسبت داده مي شود و لذا با افزايش ميزان كشش در حين عمليات مرسريزاسيون، مقدار ازدياد طول تا حد پارگي به ميزان زيادي كاهش مي يابد. بديهي است كه همه ي اين تغييرات به تغيير در ساختار بلوري و درجه آرايش يافتگي كالاي سلولزي وابسته است [18]. شكل 1-2 نشان مي دهد كه با افزايش مقدار كشش در عمليات مرسريزاسيون سلولز I به سلولز II كاهش مي يابد و به طور كلي درصد بلورينگي در پنبه كاهش يافته است [81].
در تحقيقات صورت گرفته توسط kim و همكارانش (1984) پارچه هاي پنبه اي آهارگيري ،پخت و سفيد گري شده را به طور جداگانه در دو نوع محلول هيدروكسيد سديم مرسريزه كردند و خواص فيزيكي را در پارچه هاي مرسريزه شده در اين دو نوع محلول با يكديگر مقايسه كرده اند [21]. در نوع اول، از محلول هيدروكسيد سديمي استفاده شده است كه گاز موجود در آن خارج شده است و در حالت دوم از محلول هيدروكسيد سديم اشباع گاز استفاده شده است. هدف آنها بررسي اثر فاكتور نفوذ قليا در الياف پنبه هنگام عمليات مرسريزاسيون بوده است. نتايج نشان داده است كه مرسريزاسيون در محلول هيدروكسيد سديم تخليه شده از گاز خواص فيزيكي بهتري ايجاد كرده است. در صد بلورينگي، عدد فعال باريم، استحكام، جذب رنگ و رطوبت از خواص مورد مطالعه در اين تحقيق بوده است. آنها نتيجه گر فتند كه محلول هيدروكسيد سديم عاري شده از هوا، عدد فعال باريم، استحكام، جذب رنگ و رطوبت بالا تر ولي درصد بلورينگي پايين تري در الياف پنبه ايجاد كرده است و اين موضوع به درجه مرسريزاسيون بالاتر در اين الياف نسبت داده مي شود كه اين ناشي از نفوذ بهتر هيدروكسيدسديم عاري از هوا به داخل الياف
پنبه مي باشد [12].
Wakida و همكارانش (2002) در تحقيقي تحت عنوان مرسريزاسيون داغ، پنبه را به دو شكل ليف و پارچه و در محدوده دمايي بين co100 -02 و با محلول 02% هيدروكسيد سديم مرسريزه كردند [22]. آنها نتيجه گرفتند كه شدت مرسريزاسيون تحت تأثير شكل فيزيكي كالاي مورد مرسريزه قرار دارد به طوري كه شدت مرسريزاسيون در ليف پنبه به پارچه توليد شده از آن بالا تر بوده است [22]. هم چنين مقدار تاب نخ اثر موثري در درجه مرسريزاسيون دارد، به طوري كه با افزايش تاب نخ درجه مرسريزاسيون كاهش مي يابد. Hari و همكارانش (1985) اثر مرسريزاسيون را بر روي استحكام كششي نخ هاي اپن- اند با قابهاي مختلف مورد مطالعه قرار دادند [23]. در اين مطالعه نخ هاي اپن- اند با قابهاي مختلف در هيدروكسيد سديم در حالتهاي آزاد و تحت كشش مرسريزه شده اند. نتايج تحقيق، افزايش استحكام را در تمامي نخ هاي مورد آزمايش و درتمام شرايط مرسريزاسيون نشان داده است ومقدار افزايش در استحكام به مقدار تاب نخ بستگي داشته است. با كاهش تاب در نخ هاي مورد آزمايش افزايش بيشتري در استحكام ايجاد شده است به طوري كه نخ هاي مرسريزه شده در حالت تحت كشش 8/52%
افزايش دراستحكام نخ هاي مرسريزه شده در حالت بدون كشش حداكثر 46% افزايش در استحكام نشان داده اند. افزايش بيشتر در استحكام نخ ها با تاب كمتر به بهبود در دسته بندي الياف (fiber paking)
نسبت داده شده است، اما افزايش در استحكام نخ هاي مرسريزه شده با تاب بالا به بهبود در دسته بندي الياف، جهت گيري الياف و بهبود در استحكام ليف ارتباط داده شده است [32].
Pillay (1981) نخ هاي اپن- اند را مرسريزه و مشاهده كرد كه استحكام نخ هاي مرسريزه شده در حالت تحت كشش بسته به نوع پنبه مصرفي و شرايط مرسريزاسيون به مقدار 5/2% تا 9/25% افزايش يافته است، اما اين تحقيق يك كاهش 20 -10% را در استحكام نخ هاي مرسريزه شده در حالت بدون كشش نشن مي دهد [24] . pillay نتيجه گرفت كه نوع ساختار نخ درجه مرسريزاسيون را تحت تأثير قرار مي دهد. Pillay مشاهده كرد كه در شرايط يكسان مرسريزاسيون ، نخ هاي اپن- اند نسبت به نخ هاي رينگ از درجه مرسريزاسيون بالاتري برخوردار مي باشند [42].
(1977)Duckworth تحقيقات خود به اين نتيجه رسيدند كه در مرسريزاسيون گرم ويسكوزيته محلول سود كاهش يافته، بنابراين نفوذ قليا به داخل ساختار ليف پنبه و كالاي سلولزي بهبود مي يابد، در نتيجه شدت مرسريزاسيون زياد مي شود[25]. مرسريزاسيون گرم نسبت به نوع سرد استحكام بالاتر، ثبات ابعادي بهتر و رنگ پذيري يكنواخت تري ايجاد كرده است ،Duckworth مشاهده كرد كه جذب رنگ در كالاي مرسريزه شده با روش گرم نسبت به روش سرد پايينتر مي باشد، در حالي كه جذب رنگ در كالاي مرسريزه شده در حالت بدون كشش با روش گرم نسبت به روش سرد بالاتر مي باشد. افزايش دما مرسريزاسيون باعث كشش بيشتر در الياف شده، بنابراين جهت گيري بيشتر در الياف و زنجيرهاي سلولزي را به دنبال دارد كه اين باعث كاهش جذب رنگ در مرسريزاسيون گرم و در حالت تحت كشش نسبت به مرسريزاسيون سرد مي شود. در تحقيق Duckworth ديده شده است كه مرسريزاسيون گرم نسبت به روش سرد جمع شدگي كمتري در پارچه ايجاد مي كند و اين از نكات برجسته مرسريزاسيون با روش گرم مي باشد [52].
Niaz Ahmad و همكارانش (1985) مرسريزاسيون گرم را با پارچه هاي پنبه اي مورد مطالعه قرار داده اند [20]. آنها كالاي پنبه اي را در محدوده دماي co5-55و در دو حالت آزاد و تحت كشش بوسيله هيدروكسيد سديم مرسريزه كردند. هدف از اين تحقيق بررسي اثر درجه حرارت مرسريزاسيون بر روي شفافيت ورنگ پذيري كالاي مرسريزه بوده است. آنها مشاهده كردند كه شفافيت در پارچه هايي كه تحت كشش مرسريزه شده اند نسبت به پارچه هاي مرسريزه نشده و يا بدون كشش مرسريزه شده بالاتر بوده است. تغيير در دماي مرسريزاسيون در محدودc o 5-45تغيير محسوسي در شفافيت ايجاد نكرده است ولي شفافيت در پارچه مرسريزه شده در دماي co55 به طور محسوسي كاهش يافته است. از نتايج ديگر تحقيق Niaz Ahmad وهمكارانش اين است كه با افزايش دماي مرسريزاسيون تا co45 افزايش بسيار ناچيزي در جذب رنگ نمونه ها مشاهده شده است اما سريزاسيون در دمايc o55افزايش قابل توجهي در جذب رنگ نمونه ها ايجاد كرده است. از ديگر نتايج تحقيق Niaz Ahmad و همكارانش اين است كه جذب رنگ در پارچه هايي كه بعد از مرسريزاسيون با آب سرد شده اند نسبت به پارچه هايي كه بعد از مرسريزاسيون با آب گرم شسته شده اند بالاتر بوده است. Niaz Ahmad دليل اين موضوع را عدم برگشت پذيري سلولز II به سلولز I در صورت استفاده از آب سرد جهت عمليات شستشو بعد از مرسريزاسيون ذكر كرده است. Niaz Ahmad و همكارانش همچنين اثر درجه حرارت محلول قليا را در مرسريزاسيون نخهاي پنبه اي مورد مطالعه قرار داده اند [20]. آنها نخهاي پنبه اي را در محدوده دمايc o 55 5- تا و در حالت تحت كشش بوسيله هيدروكسيد سديم مرسريزه كردند و درجه
مرسريزاسيون را با استفاده از روشهاي پراش اشعه X و مقدار رنگ جذب شده توسط نخهاي مرسريزه شده اندازه گيري كردند. هدف از اين تحقيق بررسي اثر درجه حرارت مرسريزاسيون بر روي شفافيت و رنگ پذيري كالاي مرسريزه شده بوده است. در مطالعه آنها مشاهده شده است كه تغيير در دماي مرسريزاسيون در محدوده co5 تا 55 تغيير محسوسي در شفافيت و رنگ پذيري نخهاي مرسريزه شده ايجاد نكرده است [02].
Walida و همكارانش (2002) در تحقيقات خود تحت عنوان مرسريزاسيون داغ، پارچه هاي پنبه اي را در محدوده دماي بين001-02 c oو با محلول 20% هيدروكسيد سديم مرسريزه كردند [22]. اين افراد نتيجه گرفتند كه مرسريزاسيون باعث تبديل سلولز I به سلولز II مي گردد و اين تبديل در دماي پائين تر از co60 راحت تر و بيشتر اتفاق مي افتند. دماي مرسريزاسيون رنگ پذيري پنبه را تحت تأثير قرار داده است و مرسريزاسيون دردماهاي پائين تر افزايش بيشتري در جذب رنگ نسبت به دماي بالاتر ايجاد كرده است [22].
Saapan و همكارانش (1984) ، مرسريزاسيون پارچه هاي پنبه اي را در محلول هاي هيدروكسيد سديم و آمونياك مورد توجه قرار دادند [26]. اين محققين مرسريزاسيون را در دماهاي co20 و 60 و 90 انجام دادند و شاخص بلورينگي و جذب رنگ را براي پارچه هاي مرسريزه شده مورد بررسي قرار دادند. در تحقيق saapan و همكاران آمده است كه به طور كلي عمليات مرسريزاسيون باعث كاهش بلورينگي ليف پنبه ميشود و مقدار كاهش در بلورينگي به شرايط مرسريزاسيون بستگي دارد. Saapan نشان داد كه شاخص بلورينگي براي پنبه مرسريزه نشده اوليه حدود 78% بوده است كه به 60%براي پنبه مرسريزه شده در co20 وبه 66% براي پنبه مرسريزه شده در دمايc o90 رسيده است. در تحقيق saapan و همكاران رنگ نمونه هاي مر همچنين روشن شده است كه با افزايش دماي مرسريزاسيون جذب سريزه شده كاهش يافته است [62].
Aslam Khan ( 2008)،اثر درجه حرارت و غلظت سود مصرفي در مرسريزاسيون را مورد مطالعه قرار داده است و شدت مرسريزاسيون را تابعي از اين دوعامل به سه بخش مرسريزاسيون كامل ،مرسريزاسيون ناقص و عدم مرسريزاسيون به صورت شكل 2 -2طبقه بندي كرده است [72].

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان