مرسریزه کردن پنبه

مرسریزاسیون یک فرایند مکانیکی ـ شیمیایی می باشد که از طریق نفوذ محلول قلیایی غلیظ و تحت شرایط معینی در الیاف سلولزی صورت می گیرد. هنگامی که کالای سلولزی در محلول غلیظ سود قرار می گیرد، تورم قطری، ارتجاعیت، حجم، جمع شدگی الیاف و بالطبع تراکم بافت و وزن پارچه در واحد سطح زیاد می شود و هم زمان طول الیاف کاهش می یابد. از طرفی سطح مقطع عرضی برخی از الیاف نظیر پنبه از حالت لوبیایی شکل به صورت دایره ای شکل تبدیل می شود و کانال لومن پنبه نیز بسته می شود. مجموعۀ تغییراتی که در عملیات مرسریزاسیون با کشش یا بدون کشش در ساختار الیاف ایجاد می شود، سبب افزایش شفافیت، جلا، درخشندگی، استحکام، جذب آب و ماده رنگزا، افزایش ازدیاد طول در حد پارگی، مقاومت الیاف در برابر کشش و... می گردد و امکان واکنش شیمیایی الیاف در دمای پایین تر را نیز فراهم می کند

عملیات مرسریزاسیون بدون کشش (کاستیفیکاسیون یا قلیایی کردن)، مقداری از جلای الیاف را کاهش می دهد ولی در عوض استحکام و میل جذبی الیاف را برای جذب مواد رنگزا افزایش می دهد. علت افزایش جلا و درخشندگی الیاف بعد از مرسریزاسیون تحت کشش تا مقدار طول اولیه، باز  شدن و ناپدید شدن پیچیدگی ها در پنبه و دایره ای   شدن سطح مقطع عرضی و در نتیجه صاف شدن بیشتر سطح ناهموار آن و بالطبع بازتابش بیشتر نور از این سطح صاف و وسیع تر می باشد. سطح صاف پنبه مرسریزه شده، انعکاس نور را بیشتر و یکنواخت تر میکند. افزایش استحکام الیاف پنبه در مرسریزاسیون تحت کشش در حالت تورم به علت آزاد  شدن اتصالات هیدروژنی بین زنجیرهای مولکولی و جهت گیری زنجیرهای مولکولی و مواضع کریستال الیاف در جهت محور طولی الیاف می باشد

جهت جلوگیری از چروک در سطح پارچه و یکنواختی و سهولت مرسریزه  شدن کالا، عملیات مرسریزاسیون کالای پنبه ای اغلب بعد از پرزسوزی و آهارگیری انجام می شود ولی با در نظر گرفتن عملیات تکمیلی دیگر بر روی پارچه، عملیات مرسریزه کردن کالای پنبه ای ممکن است قبل یا بعد از عملیات سفیدگری انجام شود. در پارچه های ظریف و کم دوام عمل مرسریزاسیون بهتر است در حالت خام یا متقالی پارچه انجام شود تا با افزایش استحکامی که در مرحله مرسریزاسیون بر روی پارچه اتفاق می افتد، پارچه جهت عملیات تکمیلی بعدی آماده شود. عمل مرسریزاسیون روی پارچۀ خام هر چند با معایبی از قبیل سختی نفوذ قلیا، آلوده  شدن محلول سود و ماشین آلات به مواد آهاری و تولید حرارت در اثر واکنش مواد آهاری با قلیایی ها مواجه می باشد ولی دارای محاسنی نیز می باشد. افزایش نرمی زیردست پارچه و انجام یک پیش شست وشوی ملایم در پارچه از مزایای عمل مرسریزه روی پارچه خام می باشد. از آنجایی که در عملیات شست وشو و پخت پارچه پنبه ای،  قلیایی مصرف می شود؛ بنابراین در عمل مرسریزاسیون پارچه خام، نیاز به شست وشو و خنثی سازی ًمجددا کامل قلیا از روی پارچه نمی باشد.

عوامل و شرایط بسیار موثر در عمل مرسریزاسیون:

• مدت زمان عملیات مرسریزاسیون: مناسب ترین مدت زمان جهت عملیات مرسریزاسیون پنبه در دمای سرد بین 30 تا 90 ثانیه تعیین شده است. این زمان جهت پارچه های مختلف، کمی متفاوت می باشد ولی بهترین مدت زمان عملیات در حالتی می باشد که پارچه به حداکثر الاستیسیته، حالت شیشه ای یا شفافیت برسد.

• میزان غلظت و نوع قلیایی مصرفی: در دمای ثابت، غلظت قلیا تأثیر زیادی در سرعت و میزان تورم و شفافیت الیاف دارد. حداکثر تورم الیاف در غلظت حدود 175 گرم در لیتر و حداکثر شفافیت در غلظت حدود 280 گرم در لیتر حاصل می شود. در ضمن هرچه قلیایی مصرفی قوی تر باشد، سرعت و میزان تورم الیاف در عمل مرسریزاسیون افزایش می یاید . به عنوان مثال در محلول سود سوزآور (NaoH) عمل تورم و مرسریزاسیون  بهتر از محلول پتاس(KoH) انجام می شود. مناسب ترین میزان سود سوزآور جهت مرسریزاسیون پارچه درحالت خشک 180 تا 190  گرم در لیتر برای پارچه خیس شده  200 تا 240 گرم در لیتر می باشد.

• درجه حرارت مرسریزاسیون: عملیات مرسریزاسیون در دمای سرد و گرم انجام می شود. عملیات مرسریزاسیون سرد پنبه در دمای حدود 18 تا 10 درجه سانتی گراد انجام می شود ولی در مرسریزاسیون گرم، دما در حدود 60 درجه سانتی گراد می باشد در این محدوده دما اغلب، میزان و سرعت تورم و درخشندگی و بالطبع سرعت  مرسریزاسیون در حد مطلوبی می باشد. مرسریزه کردن سرد پارچه های مخلوط پنبه ـ پلی استر، مشابه مرسریزه کردن پارچه پنبه ای خالص با محلول 20 تا 25 درصد سود سوزآور و دمای 15 تا 20 درجه سانتی گراد به مدت 30 تا 180  ثانیه انجام می شود. مرسریزه کردن گرم پارچه های مخلوط پنبه ـ پلی استر نیز مشابه مرسریزه کردن پارچه پنبه ای خالص با محلول سود سوزآور و سایر مواد کمکی انجام می شود.

•  میزان کشش وارد شده به پارچه یا نخ: با افزایش کشش در کالای پنبه ای، بر درخشندگی و براقیت کالا افزوده می شود ولی میزان جذب آب، مواد رنگزا و سایر محلول ها در مراحل بعدی افزایش کمتری نشان می دهد. در مرسریزاسیون بدون کشش، هر چند جذب آب و مواد رنگزا تا مقدار قابل توجهی افزایش می یابد ولی براقیت و  درخشندگی کالا افزایشی پیدا نمی کند. نخ های حاصل از الیاف بلندتر، براق تر می شوند.

•  نوع مواد کمکی مصرفی: استفاده از برخی مواد کمکی نظیر مرطوب کننده ها یا خیس کننده ها یا نفوذ دهنده ها  بیشتر در مرسریزه کردن کالاهای آهاردار استفاده می شود. این مواد باعث کاهش کشش سطحی محلول قلیایی و افزایش سرعت تورم و نفوذ قلیا به داخل الیاف و بالطبع افزایش سرعت عمل مرسریزاسیون می گردد. معمول ترین مواد مرطوب کننده ترکیبات فنلی نظیر کریسیلیک اسید می باشد که خاصیت مرطوب کنندگی آن با افزودن حلال هایی مثل سیکلوهگزانول افزایش می یابد.

•   ساختمان نخ یا پارچه: تاب نخ و نوع بافت پارچه دو عامل تأثیرگذار بر در درجه مرسریزاسیون می باشد؛ به طوری که با افزایش تاب نخ و تراکم بافت، درجه مرسریزاسیون کالا افزایش می یابد.

•  نوع ماشین آلات مرسریزاسیون: ماشین های مرسریزاسیون نخ، کلاف و پارچه بسیار متنوع می باشد و عملیات مرسریزاسیون نخ یا پارچه را با کشش یا بدون کشش انجام می دهند. بسته به نوع، سرعت و فشار غلتک های کشش و فشاردهنده، زمان لازم برای نفوذ سود سوزآور، میزان کشش در طول و عرض کالا و میزان مواد مصرفی و زمان فرایند مرسریزاسیون انواع مختلف ماشین طراحی و تولید شده است.

مرسریزاسیون کلاف و نخ و پارچه

 نخ ها اغلب به صورت اسنوی تار در حالی که از لابه لای غلتک های گوناگون عبور می کنند، وارد محلول سود می شوند و توسط غلتک ها تحت کشش لازم قرار گرفته و مرسریزه می شوند. در یک مدل عمل مرسریزاسیون نخ به حالت کلاف از دو عدد غلتک استفاده می شود که فاصله آنها قابل تنظیم می باشد. با کاهش فاصله غلتک ها، کلاف نخ ها به صورت آزاد بر روی غلتک ها قرار می گیرد و در اثر گردش غلتک ها کلاف های نخ با محلول سود سوزآور آغشته می شوند. غلتک های کمکی در بالای غلتک های اصلی می باشد که با فشردن کلاف ها، نفوذ یکنواخت محلول به داخل کلاف ها را تسریع می کنند. پس از آغشته شدن کلاف ها به سود سوزآور، جهت اعمال کشش بر نخ ها، فاصله غلتک ها مقداری افزایش می یابد. در پایان عملیات شست وشوی کلاف ها با آب سرد و گرم و خنثی سازی قلیا با محلول رقیق اسید انجام می شود. در برخی موارد اعمال و حذف کشش در این ماشین به صورت اهرم دستی انجام می شود.
 

مرسریزاسیون پارچه

مرسریزاسیون پارچه توسط ماشین های مرسریزاسیون زنجیری یا غلتکی انجام می شود. در این ماشین آلات اغلب چهار عمل اصلی آغشته سازی پارچه به محلول سود سوزآور، فشردن کالا توسط غلتک های فشار دهنده، کشش پارچه و شست وشو و خنثی سازی قلیا انجام می شود.

ماشین مرسریزاسیون زنجیری

در یک مدل ماشین مرسریزاسیون زنجیری، پارچه به صورت عرض باز از مخزن محتوی سود سوزآور با سرعت 40 تا 120 متر در دقیقه عبور می کند. این مدل از ماشین ها دارای دو جفت غلتک فشاردهنده و یک سری درام یا استوانه دو سر بلبرینگ دار با طول 180 تا 250  سانتی متر در بین غلتک های فشاردهنده می باشد. استوانه ها با عبور پارچه از روی آنها، حرکت می کنند و ضمن ممانعت از برگشت لبه های پارچه به داخل در زمان عملیات، فرصت کافی برای جذب سود به کالا را نیز فراهم می کنند. با تغییر سرعت حرکت غلتک های فشاردهنده، میزان کشش طولی یا تاری مورد نیاز برای پارچه فراهم می شود. جهت تنظیم کشش عرضی پارچه در بخش انتهایی این مدل ماشین مرسریزاسیون، استنترهای  سوزنی یا گیره ای مخصوص با طول حدود 230-150سانتی متر تعبیه شده است که در 60 ثانیه  اولیه استنتر عمل عریض  کردن پارچه بعد از مرسریزاسیون انجام می شود.
بعد از پایان عملیات کشش، پارچه توسط اسپری یا جت آب به طور مداوم تحت عمل شست وشو قرار می گیرد. آب مصرف  شده را با مکش جمع آوری می کنند و بعد از بازیابی سود سوزآور آن به چرخۀ تولید برمی گردانند. جهت شست وشو و خنثی سازی بهتر قلیایی از روی پارچه، ماشین های مرسریزاسیون دارای اتاقکی می باشند که دوسری غلتک تحتانی و فوقانی در داخل آن می باشد. غلتک های فوقانی توسط نیروی موتور حرکت می کنند ولی غلتک های تحتانی توسط عبور پارچه حرکت می کنند. آب جهت شست وشو و خنثی سازی قلیا از محل خروج پارچه وارد اتاقک می گردد و یک حالت آب بندی درون اتاقک به وجود می آورد. هوای داخل اتاق توسط بخار تحت فشار کم جانشین می شود. بخار حاصل بر روی پارچه عمل شست وشو را تسریع می بخشد. در این ماشین به علت تحت کشش  بودن طول و عرض پارچه، کنترل دقیقی بر روی عمل مرسریزاسیون انجام می شود ولی به کناره های پارچه صدماتی وارد می شود.

ماشین مرسریزاسیون زنجیری

ماشین مرسریزاسیون غلتکی

در ماشین مرسریزاسیون غلتکی که فاقد استنتر می باشد و فضای کمتری نسبت به نوع زنجیری اشغال می کند، عمل شست وشو و کشش پارچه توسط یک سری غلتک های انحنا دار انجام می شود. در این ماشین ها می توان هم زمان دو   لایه پارچه روی هم را هم زمان به ماشین تغذیه نمود. میزان هزینۀ تعمیر، نگهداری و مراقبت، هزینۀ سرمایه گذاری اولیه، مصرف آب و انرژی و سود سوزآور در ماشین های مرسریزاسیون غلتکی نسبت به ماشین های مرسریزاسیون زنجیری کمتر می باشد. از مزایای دیگر ماشین های مرسریزاسیون غلتکی نسبت به زنجیری، ظرفیت و سرعت بیشتر، امکان مرسریزاسیون پارچه های عریض، امکان مرسریزاسیون پارچه های کشباف، انعطاف پذیری بالا برای پارچه های سبک تا سنگین و... می باشد. تنها عیب اساسی  این ماشین، عدم کنترل پارچه در جهت عرضی یا پودی پارچه می باشد.

ماشین مرسریزاسیون غلتکی بدون زنجیر

در برخی از مدل های جدید عمل مرسریزاسیون در ماشین های مرسریزاسیون ترکیب زنجیر و غلتک انجام می شود.

 مسیر حرکت پارچه در ماشین مرسریزاسیون ترکیبی زنجیر و بدون زنجیر

مشاهده فیلم مرسریزاسیون پارچه پنبه ای

کربنیزه کردن پشم

کربن یعنی زغال و کربنیزه کردن یعنی؛ تبدیل اجسام به زغال. کربنیزه کردن پشم به معنای از بین بردن و جداسازی ناخالصی های سلولزی و گیاهی همراه الیاف پشم از قبیل خار، خس و خاشاک، برگ و کاه، دانه و... با اعمال شیمیایی و مکانیکی از روی کالای پشمی می باشد. وجود این گونه ناخالصی های سلولزی در کالای پشمی با ساختار پروتئینی باعث رنگرزی نایکنواخت و ایجاد دو   رنگی، ایجاد لکه در رنگرزی، کاهش زیبایی ظاهری، کاهش کیفیت زیردست پارچه، افزایش پارگی نخ در زمان ریسندگی، آسیب دیدن پوشش برخی غلتک ها و قطعات ماشین آلات و... می گردد. عملیات کربنیزه کردن کالای پشمی در شکل های الیاف خام، فتیله، نخ و پارچه امکان پذیر می باشد. کربنیزه کردن نخ مقرون به صرفه نمی باشد و انجام نمی شود. امروزه بیشتر کربنیزه کردن پشم خام و پارچه پشمی معمول می باشد. در مواردی که پشم گوسفند تمیز یا شانه شده باشد و میزان ناخالصی های آن کم باشد نیاز به عمل کربنیزه کردن پشم نمی باشد و در این موارد پشم به صورت باز از بین غلتک های به هم فشرده عبور می کند و ناخالصی های باقی مانده خرد و جدا می گردد. در مواردی که همراه پشم گوسفند، ناخالصی ها بیشتر از حد معمول باشد، لازم است این ناخالصی ها با اعمال شیمیایی و مکانیکی از بین بروند؛ به خصوص نخ های پشمی به کار رفته در پارچه های فاستونی و کشباف که لازم است ناخالصی ها به طور کامل از بین بروند. در مورد پشم های با درصد ناخالصی بالا، قبل از کربنیزه کردن پشم بهتر است تکانده شوند تا گرد و غبار و برخی از ناخالصی های دیگر تا حدودی جدا شوند. جهت نفوذ بهتر مواد شیمیایی در کربنیزه کردن پشم و جلوگیری از ایجاد نایکنواختی، سوراخ یا حفرۀ خالی در پارچۀ نمدی شده و جلوگیری از کاهش میل جذبی مواد رنگزا و یکنواختی در عملیات رنگرزی، عمل کربنیزه کردن پشم قبل از عمل رنگرزی و نمدی کردن و بعد از عمل شست وشو انجام می شود. در ضمن لازم است در رنگرزی پشم از مواد رنگزایی استفاده شود که در برابر مواد مصرفی در عمل کربنیزه کردن مقاوم باشند و کیفیت ماده رنگزا تغییری نکند.

ماشین های تشکیل دهندۀ خط کربنیزهء

عمل کربنیزه کردن پشم به دو روش غیر مداوم و مداوم انجام می شود. ماشین های تشکیل دهندۀ خط کربنیزۀ غیر مداوم شامل ماشین های شست وشو، آبگیر سانتریفیوژ، باز کننده پشم مرطوب، کربنیزه کردن، خشک کردن، کراشر، زننده، شست وشوی روباز، غلتک های فشاردهنده و خشک کن می باشد. وظیفۀ ماشین کراشر و زننده خرد و له کردن ناخالصی های سلولزی کربنیزه شده توسط چندین جفت غلتک و جدا  کردن این ناخالصی ها می باشد

کربنیزهء تر یا مرطوب

در کربنییزاسیون پشم به کمک اسیدسولفوریک (کربنیزه مرطوب)، پارچه را در محلول ۴ تا ۶ درصد اسیدسولفوریک یا 4- 2.5 درجه بومه، در دمای اتاق به مدت 0.5 تا ۳ ساعت (با توجه به تجهیزات، مقادیر ناخالصی و مشخصات پشم) قرار می گیرد.
در صورت استفاده از مواد نفوذ دهنده آنیونیک تجاری مثل Resoline NEP به میزان ۵ گرم در لیتر یا مواد خیس کننده تجاری مقاوم در برابر اسید نظير Pesoline NC می توان ضمن کاهش زمان انجام عملیات، میزان مصرف اسید را نیز تا میزان ۳ درصد کاهش داد. بعد از پایان زمان عملیات اسیدی کردن پشم، محلول اضافی آب و اسید در روش مداوم با جفت غلتک فشارنده افقی و در روش غیر مداوم با یک آبگیر سانتریفیوژ از پارچه جدا می گردد و سپس عملیات پخت یکنواخت پارچه در دمای ۹۰-۸۵ درجه سانتی گراد در یک خشک کن مخصوص انجام می شود.
در زمان پخت ناخالصی های سلولزی با افزایش غلظت اسید و گرما تجزیه و يه ذرات کرین ترد و شکننده تبدیل می گردند. در مرحله بعد کالای پشمی به صورت لایه نازکی از بین غلتک های خرد کننده سنگین و شیاردار عبور می کند تا ناخالصیها پودر شوند. بعد از خرد شدن ضایعات، پشم کریئیزه شده را از ماشین گردگیر Duster یا Willeying عبور می دهند. این ماشین ها با زدن و تکان دادن الياف، ضایعات خردشده را جدا می کنند. در پایان روی پارچه عملیات شست وشو، خنثی سازی اسید و آبکشی انجام می شود. عمل خنثی سازی اسید باقی مانده در پشم کرونیزه شده بر مبنای خاصیت تشکیل نمک، هنگام تماس اسید با یک قليا نظير کربنات سدیم (سودا اش) می باشد. در صورتی که الیاف به صورت باز کریئیزه شده باشند، ناخالصی های روی ماشین تکان دهنده (Shaker) به پودر تبدیل می شوند و از الياف جدا می شوند، عمل کریئیزه کردن پارچه در ماشین وینچ نیز انجام می شود


کربنیزهء خشک
از آنجایی که استفاده از اسید کلریدریک به صورت محلول آبی سبب آسیب دیدن پشم می شود، بنابراین کربنیزاسیون پشم با اسید کلریدریک به همراه بخار اسپری می شود که با این عمل سرعت کربنیزاسیون پشم نیز افزایش می یابد و ضمن کاهش هزینه، رنگ کالای رنگرزی شده نیز دستخوش تغییرات نمی شود.


کربنیزه کردن پشم با نمک های اسید ساز

کربنیزه کردن پشم با نمکهای اسیدساز در این روش پارچه پشمی در محلول ۶ تا ۸ درصد نمک کلرید آلومینیوم قرار می گیرد. در این فرایند اسید کلریدریک بر روی پارچه تشکیل می گردد. سپس پارچه را توسط سانتریفیوژ آیگیری می کنند، بعد از آیگیری، عملیات پخت یکنواخت پارچه در دمای ۱۰۰_ ۸۰ درجه سانتی گراد در یک خشک کن مخصوص انجام می شود. در مرحله بعد کالای پشمی از بین غلتک های خرد کننده مخصوص عبور می کند تا ناخالصی ها پودر شوند. در پایان روی پارچه عملیات شست وشو، خنثی سازی اسید کلریدریک و آبکشی انجام می شود، عمل کرینیزه کردن پارچه پشمی گران قیمت و درجه اول را با محلول ۸ تا ۹ درصد نمک کلرید منگنز نیز انجام می دهند.

منابع:

سید.اصفهانی.میر.هادی،.تكمیل.كالای.نساجی،.جلد.سوم.شیمی.نساجی.و.مقدمات.تكمیلی

..https://www.slideshare.net/search/slideshow?searchfrom=header&q=mercerizing cotton

https://www.slideshare.net/search/slideshow?searchfrom=header&q=carbonizing wool&ud=any&ft=all&lang=**&sort=