:
در سال های اخیر جهت جلوگیری از انتقال عوامل باكتریایی استفاده از مواد ضدمیكروبی با اثر كوتاه مدت و درازمدت در ساخت و تكمیل الیاف اقدامات بسیار زیادی صورت گرفته است. مواد ضدباكتریایی به واسطه ویژگی های آنها جهت ضدعفونی در مراكز درمانی و اماكن عمومی و همچنین برای مصارف خانگی و صنعتی به كار می روند. در این تحقیق از این مواد جهت ضدباكتری نمودن الیاف و تاثیر آن روی كالاهای پشمی مورد بررسی قرار گرفته است.
باكتری ها و میكرو بها برای چندین قرن باعث ایجاد بیماری شده اند، تولید تركیبات ضدمیكروبی برای استفاده روزمره طی چند سال گذشته افزایش یافته است و با توسعه پاك كننده، صابون های ضدمیكروبی، خمیردندان ها، اسباب بازی ها و البسه همگام بوده است. خصوصیات ذاتی الیاف محیط مناسبی برای رشد میكروارگانیزم ها است و وجود رطوبت و حرارت محیط را مناسب تر می كند. عفونت ناشی از میكروب ها باعث ایجاد بوی بد در كالاهای نساجی، فساد و پوسیدگی آنها می شود. باتوجه به اینكه كالاهای نساجی در تماس مستقیم با پوست بدن قرار دارند مناس بترین شرایط جهت رشد و فعالیت میكروارگانیزم ها مخصوصاً باكتری ها و قارچ ها را فراهم می آورند. در اثر رشد میكروارگانیزم ها روی كالاهای نساجی سه مشكل عمده به وجود می آید:
1- به خطر افتادن سلامت انسان.
2- تخریب کالا.
3- ایجاد بوی بد در اثر فعالیت باكتر یها در محی طهای گرم و مرطوب مانند داخل كفش، چكمه، حوله ها و غیره.
مولكول های فراری مانند دی كربوكسیلیك اسید آلی و آلدئیدها، ناشی از عرق بدن تولید می شوند كه عامل بوی بد می باشند. با توجه به مشكلات یاد شده انجام تكمیل ضدمیكروبی ضرورت دارد.
كالاهای نساجی قسمت قابل توجهی از محیط زندگی انسانها را پوشش می دهند، لباس، رختخواب، فرش، حوله مثال هایی از این كالاهای نساجی هستند. یكی از معمولی ترین راه های مورد استفاده برای جلوگیری از رشد و فعالیت باكتری های مضر و ناخوشایند، ضدعفونی كردن از طریق شستشو در درجه حرارت بالا است. مطالعات نشان داده است كه معمولاً میكروارگانیزم های مضر در پارچه های آلوده توسط شست وشوی مكرر و ضدعفونی كردن كالا به طور كامل از بین نمی روند و بهترین راه مقابله با آنها میتواند تكمیل ضدمیكروبی باشد.
فصل اول: کلیات
1-1- هدف تحقیق
باكتری ها و میكروب ها برای چندین قرن باعث ایجاد بیماری شده اند. برای جلوگیری از به خطر افتادن سلامت انسان، تخریب كالا و ایجاد بوی بد وجهت ضدباكتری نمودن كالاهای پشمی از مواد فوق استفاده شده است: 5نوع دندانه زاج سبز، زاج سفید ، كات كبوت یا سولفات مس، سولفات آهن، كلرید قلع و دو نوع رنگزا (حنا ، پوست گردو) و همچنین 3 نوع اسید مختلف (استیك ، سیتریك، لاكتیك).
2-1- پیشینه تحقیق
در زمینه تكمیل ضد میكروبی تحقیقاتی توسط (Bell (1997 و (Chabrek and Martell (1951 و (Q.L.Fen (2000 و J.Wu G.Q.Chen (2000، صورت گرفته است و مشخص شده که اسید سیتریك، نیترات نقره و سولفات مس از خواص ضدمیكروبی خوب برخوردار هستند. اما در زمینه تكمیل ضد میكروبی كالای پشمی دندانه شده و رنگرزی شده با رنگزاهای (حنا، پوست گردو) تحقیقاتی صورت نگرفته است.
3-1- روش كار و تحقیق
در این پروژه تكمیل ضد میكروبی كالای پشمی توسط 5 نوع دندانه زاج سبز، زاج سفید، كات كبوت یا سولفات مس، سولفات آهن، كلرید قلع و دو نوع رنگزای حنا و پوست گردو و همچنین 3 نوع اسید مختلف (استیک، سیتریك، لاكتیك) در برابر 3 نوع باكتری مختلف اشریشیاكولی (g-)، اورئوس (g+) و پسودوموناس (g-) مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد کامپوزیت:
در جهان امروز شاهد نیاز روزافزون به استفاده از ترکیبی از مواد برای دستیابی به خواص مطلوب هستیم زیرا عملا یک ماده به تنهایی، دشوار می تواند با توجه به جنبه های اقتصادی و یا کارایی و عملکرد، پاسخگوی مجموعه خواص مورد نیاز برای آن باشد. ترکیب مواد می تواند در مقیاس میکروسکوپی و یا ماکروسکوپی صورت پذیرد.
معمولا یک ماده کامپوزیت را به صورت یک مخلوط فیزیکی، در مقیاس ماکروسکوپیک، از دو یا چند ماده مختلف تعریف می کنند که این مواد خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ کرده و مرز مشخصی را با یکدیگر تشکیل می دهند. این مخلوط در مجموع و با توجه به برخی معیارها خواصی بهتر از هریک از اجزاء تشکیل دهنده خود را دارا می باشد. در کامپوزیت ها عموما سه ناحیه متمایز، شامل فاز پیوسته (ماتریس)، فاز ناپیوسته (تقویت کننده) و لایه مرزی بین این دو فاز وجود دارد که تعیین کننده خواص و مشخصه های ماده مرکب خواهند بود.
فاز ناپیوسته به سه دسته کلی ذرات پودری، ذرات صفحه ای و الیاف تقسیم می شوند که هر دسته خصوصیات ویژه ای را در کامپوزیت ها ایجاد می کند.
در کامپوزیت های ذره ای خواص به جهت بستگی ندارد، در حالی که در کامپوزیت های لیفی این امر از اهمیت فراوانی برخوردار است.
با احتساب مواد مرکب حاوی ذرات صفحه ای در زمره یکی از دو دسته دیگر، کامپوزیت ها را می توان به طور کلی به صورت زیر طبقه بندی نمود.
در یک کامپوزیت به طور کلی الیاف، عضو بارپذیر اصلی سازنده است. در حالی که فاز ماتریس آنها را در محل و آرایش مطلوب نگه داشته و به عنوان یک محیط منتقل کننده بار بین الیاف عمل می کند به علاوه آنها را از صدمات محیطی در اثر بالا رفتن دما و یا رطوبت و غیره حفظ می کند. بنابراین اگرچه الیاف باعث تقویت ماتریس می شوند اما ماده اخیر نیز تاثیرات مثبتی بر ماده کامپوزیتی دارد.
بسیاری از مواد کامپوزیت تقویت شده با الیاف، ترکیبی از استحکام و مدول که قابل قیاس و یا بهتر از بسیاری از مواد فلزی سنتی است را ارائه می دهند. به خاطر پایین بودن وزن مخصوص این مواد، نسبت استحکام به وزن (استحکام ویژه) و نسبت مدول به وزن (مدول ویژه) مواد کامپوزیت به طور مشخصی برتر از مواد فلزی می باشد (جدول 1-1). به همین خاطر کامپوزیت های تقویت شده با الیاف به عنوان یک گروه اصلی از مواد مهندسی شناخته شده اند که در بسیاری از کاربردهایی که کاهش وزن سازه اهمیت دارد، مانند صنایع شیمیایی، فضایی، و غیره می تواند جانشین فلزات شوند.
به دلیل اهمیت و تأکید روزافزون بر پارچه های غیرقابل چروک با کاربری آسان، امروزه تأکید زیادی بر عملیات تکمیلی مربوط به ایجاد مقاومت در برابر خاک و گرد و غبار و لکه شده است. یک منسوج ایده آل باید خصوصیات ذیل را داشته باشد:
1- در هنگام استفاده، منسوج گرد و غبار را باید از خود دفع کند. قطرات روغن و آب و همراه خاک نباید در منسوج نفوذ کرده و تبدیل به لکه گردد. ذرات خشک به عنوان مثال به دلیل الکتریسیته ساکن نباید جذب منسوج گردند.
2- گرد و غبار و خاکی که در اثر مالش یا له شدن به منسوج چسبیده اند باید به آسانی و با روش های معمول شستشو برطرف گردند. به عنوان مثال در مورد فرش ها این گرد و غبار باید به راحتی با بُرس یا مکش برطرف شود.
3- در طول عملیات خشک شویی یک منسوج ایده آل نباید به دلیل ته نشینی مجدد به رنگ زرد یا طوسی درآید. (منظور انتقال آلودگی از سایر منسوجات از طریق محلول شستشوی آلوده و کثیف). این پدیده گاهی به عنوان لکه گذاری مرطوب wet soiling خوانده می شود. چنین لکه هایی گاهی اوقات به سختی برطرف می شوند و در اثر شستشوی مجدد جمع می شوند. یکی از راه های ایجاد ته نشینی مجدد در
عملیات خشکی شویی است. در چنین مواردی لکه ها و خاک ممکن است از یک منسوج دیگر و یا از سینی های کربنی که برای صاف کردن محلول در خشک شویی به کار می رود انتقال یابد.
تابه حال هیچ عملیات تکمیلی برای اینکه چنین خصوصیاتی را در منسوج ایجاد نماید، به دست نیامده است و برای ایجاد چنین اثراتی کافی نبوده است. یک روش مفید تکمیلی روشی است که حداقل یکی یا دو خاصیت از خواص ذکر شده در بالا را تأمین نماید و منسوجی را ایجاد کند که از لحاظ سایر خصوصیات با منسوجی که عملیات تکمیلی بر روی آن انجام نشده باشد برابر و متناسب باشد. متأسفانه اغلب مشاهده می شود که یک عملیات تکمیلی برای بهبود یک خصوصیت خاص در پارچه انجام می شود ولی سایر خواص پارچه نیز تحت تأثیر قرار گیرد. از آنجایی که هیچ عملیات تکمیلی برای ایجاد خواص ضد گرد و غبار و خاک در تمام شرایط مؤثر واقع نمی شود، لذا میزان کاربری چنین عملیات تکمیلی در شرایط خاص گرد و غبار و خاک باید مورد قضاوت قرار گیرد. بنابراین صحبت نمودن و توجه داشتن به «انواع خاک، روش ها و چگونگی خاکی شدن پارچه، روش های ارزیابی میزان برداشت خاک، نفوذ و نشست خاک بر روی پارچه» مفید به نظر می رسد.
به دلیل پیچیدگی و اجزاء متشکله مختلف در لکه و آلودگی هایی که منسوج را آلوده می کند، شبیه سازی نمودن یک لکه واقعی بر روی سطح منسوج بسیار مشکل می باشد، در هرحال یک ساختار خاص توسط محققینی به نام های پاترسون و گرین استاف ارائه گردید که ذرات روغنی و ذرات خاص آلوده کننده ای که به لیف می چسبد را نشان می داد.
آنچه که اهمیت دارد این است که بتوان هر دو نوع آلودگی روغنی و ذرات آلوده کننده را از سطح منسوج به گونه ای برطرف نمود که این آلودگی ها دوباره به کالا نچسبند. در حالات A در شکل بالا که حداقل زاویه تماس با یک لیف یا با سطوح منسوج حاصل می شود و در حالت B که تنها یک نقطه تماس وجود دارد می توان آلودگی را با انجام اعمال مکانیکی و یا اندکی مایع از بین برد. این در حالی است که اگر ذرات در درون لیف جای بگیرند C-D یا بچسبند در این صورت قطره روغن با سطح کالا به خوبی تماس پیدا می کند I-J یا EF و یا درون حفره های لیف موجود در پارچه گیر می کند G-H در این سه نوع چسبندگی ذرات به کالا نیاز، جهت برطرف نمودن ذرات آلوده کننده نیاز به نیروی مکانیکی زیاد یا شوینده های مایع دارند. همچنین انواع مختلفی از ترکیب ذرات و قطرات روغن وجود دارد M-N یا K-L که دو نوع ذره و قطره روغن به یکدیگر چسبیده اند یا باقی مانده قطرات روغن که به صورت جزئی پس از شستشو در سطح کالا به دلیل چسبندگی باقی مانده اند. در چنین وضعیت هایی نیاز به تکنیک ها و فن آوری های جدید و پیچیده وجود دارد تا آلودگی به طور مؤثر از بین برود.
:
پلی پروپیلن که از خانواده پلی الفین ها می باشد به واکنش های فتوشیمیایی و یا اکسیداسیون نوری بسیار حساس می باشد. و این مورد، موضوع تحقیقات زیادی بوده است. در بحث فتواکسیداسیون دو گروه تحقیقات انجام شده:
1- پایدارسازی و افزایش عمر مفید این پلیمر در برابر نور طبیعی.
2- مطالعه مکانیزم تخریب جهت تولید پلیمری که به سرعت تخریب شود و قابل بازیافت و سازگار با محیط باشد.
مکانیزم عمل تخریب بسیار پیچیده می باشد. به عوامل بسیار متعددی از جمله: پیشرفت واکنش های خودبخودی، ساختار فیزیکی پلیمر، میزان نور، اکسیژن، تنش های قبلی و بعدی و… وابسته است. در این تحقیق الیاف PP تحت تاثیر اشعه UV به صورت تنها همراه H2O و H2O2 و TiO2 قرار گرفته است و سپس آزمایشات مختلفی با توجه به امکانات موجود بر روی آن انجام شده است.
فصل اول: ی بر مقالات
1-1- پلی پروپیلن:
پلی پروپیلن مهمترین الیاف پلی الفینی می باشد که به گروه الیاف مصنوعی تعلق دارد. مواد اولیه ساخت پلی پروپیلن دو عنصر کربن و هیدروژن است. پروپیلن گازی است که در دمای 47- درجه سانتیگراد – و فشار 760mmHg به مایع تبدیل می شود. پلی پروپیلن از پلیمری شدن پیروپیلن حاصل می شود که با استفاده از کاتالیزور مناسب واکنش انجام می پذیرد. در پلی پیروپیلن ایزوتاکتیک تمام گروه
های متیل در یک طرف مولکول زنجیره ای قرار دارند و از نظر نظم فضایی محل های مشابهی دارند. در پلی پروپیلن اتاتیک گروه های متیل به طور تصادفی در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند. بنابراین مولکول تقارن و نظم فضایی نخواهد داشت و نظم بلوری نیز به وجود نخواهد آمد. حالت سوم شکل فضایی سیندیو تاکتیک است که در آن گروه های متیل، یک در میان در دو طرف مولکول زنجیره ای قرار می گیرند. در نتیجه مولکول ها تقارن و نظم مشخصی خواهند داشت و امکان متبلور شدن آنها زیاد است. با توجه به شرایط سرد کردن، ساختار بلورین پلی پروپیلن دو شکل متفاوت پیدا می کند. چنانچه پلی پروپیلن مذاب سریعا سرد گردد ساختار بلورین ناپایدار که پارا کریستالین و یا سمکتیک نام دارد شکل می گیرد. چنانچه پلی پروپیلن مذاب به آرامی سرد گردد ساختار بلورین معروف به منو کلینیک به وجود می آید. حرارت دادن پلی پروپیلن از نوع پارا کریستالین به بیش از 80 درجه سانتیگراد باعث تغییر ساختار بلورین آن به شکل منوکلینیک می گردد. در الیاف پلی الفینی، پیوندهای شیمیایی و یونی بین ماکرومولکول های پلی پروپیلن وجود نداشته و نیروهای بین زنجیره ای به نیروی واندر والس محدود می گردد. از این رو برای کسب خواص فیزیکی مناسب باید وزن مولکولی الیاف پلی الفینی در مقایسه با الیاف دیگر بالاتر انتخاب گردد.
2-1- مواد افزودنی پلی پروپیلن
پلی پروپیلن معمولی که به بازار عرضه می شود دارای مقداری مواد افزودنی می باشد. نمونه هایی از این مواد که به منظور امکان پذیر ساختن تولید پلی پروپیلن به آن اضافه می گردد به قرار زیر است:
– ضد اسید
مواد ضد اسید مثل کلسیم و یا سدیم استئارات نقش خنثی سازی بقایای کاتالیست مورد استفاده قرار گرفته در مرحله پلیمریزاسیون را به عهده دارند. در غیر این صورت، امکان تشکیل اسید وجود دارد که می تواند مشکلاتی مثل اثر سوء بر دستگاه های تبدیل را به همراه داشته باشد.
– ضد اکسیداسیون
مواد ضد اکسیداسیون به عنوان محافظت از پلیمر در مقابل شکسته شدن ماکرومولکول ها در حین تولید و بعد از آن مورد استفاده قرار می گیرند. فنل با ممانعت فضایی نمونه ای از مواد ضد اکسیداسیون می باشد.
لازم به ذکر است که علیرغم به همراه داشتن این مواد افزودنی، پلی پروپیلن به عنوان اصلاح شده در نظر گرفته نمی شود.
امروزه یکی از مهمترین مسایل در صنایع تولید مرتبط با فن آوری رنگ دستیابی به رنگ همانندی با کمترین هزینه رنگرزی و صرف کوتاه ترین زمان جهت به دست آوردن مخلوط رنگ از کمترین تعداد رنگزاها می باشد.
در روش سنتی، فرآیند رنگ همانندی در کارگاه های رنگرزی، معمولا با روش سعی و خطا انجام می گیرد. در طول این فرایند، آزمایش کننده می بایست از تمامی خصوصیات کارآیی، هزینه و در دسترس بودن رنگزا مطلع باشد. در این روش عدم امکان ثبت مشخصات کالری متری آزمایشات قبلی بزرگترین عیب می باشد. همچنین این روش به تجربه فرد آزمایش کننده وابسته است. در این روش، در هیچ کدام از مراحل، هیچ گونه اندازه گیری از رنگ انجام نمی شود و تنها ارزیابی چشمی صورت می پذیرد. هزینه های تولید در رنگ همانندی به کمک کامپیوتر به شرح زیر کاهش می یابد:
1-1-1 صرفه جویی در زمان با به دست آوردن شید رنگ صحیح.
1-1-2- امکان تهیه تعداد زیادی از ترکیبات جایگزین از رنگدانه ها جهت به دست آوردن فرمول رنگرزی که با رنگ هدف همانند گردد.
1-1-3- انتخاب فرمول رنگرزی به منظور نیاز خاص، در این مورد کمترین هزینه یا کمترین میزان متامریزم به عنوان نیازها قلمداد می شود.
1-1-4- قابلیت مجتمع شدن با سیستم های تولید با هدف انتقال اطلاعات به صورت صحیح و با کارایی بیشتر.
1-1-5- سایر کاربردهای وابسته از قبیل تهیه نسخ رنگرزی منسوجات رنگرزی شده با پساب.
فصل اول
1- مفاهیم نور، رنگ و اندازه گیری رنگ
1-1- تاریخچه
اصول رنگ همانندی با کامپیوتر بر مبنای نظریات کوبلکا و مانک (1931) استوار است. این نظریه با تعریف مقدار انرژی جذب شده و پخش شده با ضرایب به ترتیب K و S پخش و جذب انرژی تابشی را بر روی مواد کدر به صورت بازتابش شرح می دهد. رابطه 1-1 در یک طول موج خاص، رابطه بین فاکتور بازتابش و ضرایب کوبلکا – مانک را نشان می دهد.
اگرچه اصول نظریه پیش بینی رنگ همانندی در دهه 1930 ارائه گردیده است لیکن اولین کامپیوتر مجهز به تجهیزات رنگ همانندی در سال 1958 تولید گردید. این کامپیوتر به دلیل سرعت و قابلیت انعطاف پایین مقبولیتی کسب ننمود. در دهه 1960 اکثر شرکت های بزرگ تولید کننده رنگزا با استفاده از فن آوری دیجیتال به ساخت دستگاه های رنگ همانندی به کمک کامپیوتر پرداختند. دو عیب بسیار بزرگ در تمام این سیستم ها به چشم می خورد، چون اطلاعات اولیه رنگزا به وسیله کاربر وارد نشده بود یا به عبارت دیگر اطلاعات نمونه شاهد به وسیله شرکت سازنده ثبت گردیده بود، میزان صحت رنگ همانندی در اکثر موارد در حد بسیار پایینی قرار داشت، همچنین این سیستم تنها توانایی ایجاد نسخه رنگی را داشت، که در آن از مواد رنگزای همان شرکت استفاده شود.
در اواخر دهه 60 سیستم هایی عرضه گردید که کاربران قادر بودند اطلاعات اولیه (نمونه شاهد) را نیز وارد نمایند. در اواخر دهه 70 با تجهیز کامپیوتر با دستگاه های اندازه گیری رنگ، استفاده از این تجهیزات عمومیت بیشتری یافت. با ورود کامپیوترهای شخصی در دهه 80 هزینه ایجاد سیستم های رنگ همانندی بسیار کاهش یافت. از طرف دیگر سرعت بسیار پایین و عملکرد ضعیف آنها در این زمینه باعث توقف در توسعه این فن آوری گردید. سرانجام در دهه 90 با پیشرفت و گسترش کامپیوترهای شخصی قدرتمند، این امکان فراهم گردید تا با استفاده از سرعت بالاتر و ظرفیت بیشتر ذخیره سازی، سیستم های رنگ همانندی به کمک کامپیوتر توسعه یابند. هم اکنون با کمک ابزارهای موجود برای اندازه گیری رنگ و همچنین کامپیوترهای شخصی قدرتمند، ابداع و توسعه سیستم های رنگ همانندی از مسائل مورد بحث در زمینه کاربرد کامپیوتر در نساجی می باشند.
