الف- اثر مواد شیمیایی بر الیاف پشم
اثر اسید بر روی پشم:
اسید غلیظ و قوی مانند اسید سولفوریک باعث هیدرولیز و شکستن پیوندهای پیتیدی - -CO-NH در زنجیره های پروتئینی پشم می شود.
گستردگی و دامنه هیدرولیز توسط اسید را نمی توان به طور دقیق مشخص نمود. در هر صورت شکستن اتصالات و پیوندهای پیتیدی باعث کوتاه شدن زنجیره ها و کاهش استحکام الیاف می شود .
در کل اثر اسید بر روی پشم به عواملی نظیر : غلظت – دما – زمان – نوع اسید بستگی دارد، به عنوان مثال : اسید سولفوریک رقیق (10-5) درصد حتی در دمای بالا اثر چندان زیادی بر روی پشم ندارد به همین دلیل، در عملیات کربونیزاسیون از اسیدسولفوریک رقیق استفاده می شود و یا حتی در رنگرزی پشم با رنگهای اسیدی یکنواخت شونده در دمای جوش تا (4) درصد اسید نیز استفاده می شود. (نکته: کربونیزه کردن، از بین ناخالصیهای سلولزی پشم که بوسیله اسید انجام می شود).
اسید رقیق با گروههای انتهایی و جانبی و زنجیره های پیتیدی واکنش داده و گروه های سولفات و سولفامیک ایجاد می کنند. ایجاد این گروهها باعث جذب نشدن رنگ در آن نواحی می شود، بنابراین اگر عمل کربونیزاسیون بصورت نایکنواخت انجام داده شود احتمال رنگرزی نایکنواخت وجود دارد.
اسید غلیظ علاوه بر پیوندهای پیتیدی ، پیوندهای دی سولفیدی (اتصالات عرضی بین زنجیره ها) را نیز می شکند . شکسته شدن این پیوندها باعث افزایش حلالیت پشم در قلیا می شود.
اثر قلیا بر روی پشم:
میزان اثر قلیا بر روی الیاف پشم به غلظت – دما – زمان – نوع قلیا بستگی دارد. به عنوان مثال:
قلیای ضعیف مانند کربنات سدیم (na2co3) در دمای محیط برای شستشوی پشم ، همراه با صابون استفاده می شود . البته اگر غلظت کربنات زیاد باشد و مدت زمان واکنش نیز طولانی گردد ، میزان آسیب وارده به پشم زیاد خواهد بود.
محلول قلیای قوی خیلی غلیظ (سود سوز آور 40-37درصد) در دمای محیط در مدت زمان کوتاه (5دقیقه) اثر تخریبی شدید بر روی پشم نشان نمی دهد ، بلکه فقط فلسهای پشم را جدا می کند از این روش در حدود (40) سال قبل برای فلس زدایی استفاده می شده است.
محلول سود سوز آور 5% در مدت زمان حداکثر 5 دقیقه در دمای جوش الیاف پشم را حل می کند ، زیرا در دمای بالا منافذ الیاف باز می شوند و مواد الیاف شده و راحتتر الیاف را تخریب می کنند.در صورتی که در دمای پایین این تخریب کمتر است.بعد از انجام هر عملیات قلیایی، خنثی سازی با اسیداسیتیک ضروری است ، چون قلیای باقیمانده در مدت زمان طولانی به مغز الیاف نفوذ کرده و باعث تخریب پشم می شود.
بر اثر استفاده از قلیا پشم زبر می شود ، چرا که چربی های آن توسط قلیا هیدرولیز خواهد شد .برای جبران این مورد مواد نرم کننده (کاتیونی) به پشم اضافه می نمایند.
اثر مواد احیا کننده بر روی پشم:
مواد احیا کننده ابتدا پیوندهای دی سولفیدی (-s-s-) در پشم را می شکنند و بعد ایجاد گروههای متول (-s-h) می نمایند. شکستن پیوندهای دی سولفیدی باعث کاهش مقدار کمی از مقاومت الیاف پشم می شود ، ولی باعث افزایش میزان حلالیت پشم در قلیا می گردد. از هیدروسولفید برای رنگبری و سفیدگری استفاده می نمایند.
عمل احیا هم درph اسیدی و هم در ph قلیایی امکان پذیر است ، در محدوده phبین (6-2) مقدار کمتری از پیوندهای دی سولفیدی احیا می شوند، ولی با افزایش phاین مقدار زیادتر می گردد. بهترین راندمان در (ph=5/5) است ، زیرا در این ph کمترین میزان تخریب بر روی پشم می شود.
عمل احیا پیوندهای دی سولفیدی برگشت پذیر است که به مرور زمان توسط اکسیژن هوا پیوندهای دی سولفیدی شکسته شده، دوباره ایجاد می گردد. (عمل اکسیداسیون)
R-sh+r-sh-----r-s-s-r+h2o
همانطور که عنوان کردیم پیشرفت واکنش احیا بصورت تعادلی است پس اگر لازم باشد حدود60% پیوندهای دی سولفیدی احیا گردد، باید محلول احیا کننده بصورت تازه و در چند مرحله مصرف شود.
برخی از مواد احیا کننده برای سفیدگری پشم مورد استفاده واقع می شوند عبارتند از :
سدیم تیوسولفاتna2s2o3
سدیم هیدروسولفیتna2s2o4
سدیم متابی سولفیتna2s2o5
سدیم تتراتیونات دی هیدرات na2s2o6
در ساختمان مواد احیا کننده باید هیدروژن وجود داشته باشد به همین خاطر مواد فوق را با آب واکنش میدهند و مصرف می کنند.
Na2s2o5+h2o-----2nahso3
سدیم بی سولفیت سیدم متابی سولفیت
سدیم هیدروسولفیت و سدیم متابی سولفیت بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند . ولی سدیم هیدروسولفیت قویتر است .
از مواد اکسید کننده بر روی پشم:
از مواد اکسید کننده نیز برای سفید گری پشم استفاده می شود.این مواد اگر در شرایط ملایم یعنی غلظت و دمای پایین و زمان کوتاه استفاده شوند، اثر تخریبی چندان زیادی بر روی پشم ندارند . ولی اگر شرایط حاد باشد ، یعنی زمان و دما و غلظت بالا باشد عمل اکسیداسیون بر روی پیوندهای دی سولفیدی اتفاق می افتد ، یعنی پیوندهای دی سولفیدی شکسته میشوند.
عمل اکسیداسیون برگشت پذیر نیست.
(نکته : گروه های سولفونیک(-so3h )ایجاد شده باعث کاهش تمایل جذب رنگهای اسیدی می شود ، زیرا رنگهای اسیدی دارای بار منفی بوده و همچنین بار(-so3) پشم نیز منفی است ، پس همدیگر را دفع کرده و جذب رنگ پایین می آید.
از جمله موارد دیگر که برای سفیدگری پشم به کار می رود ، آب اکسیژنه (h2o2) است که در محیط خنثی واکنش آن با پشم کند است و در محیط قلیایی چون آّب اکسیژنه بیشتری جذب پشم می شود شدت واکنش افزایش افزایش می یابد.
ترکیبات اکسید کننده دیگر مانند پر استیک اسید (آب اکسیژنه + اسیدداسیتک) که اکسید کننده های قویتری هستند باعث شکستن پیوندهای سولفیدی و تجزیه اسیدهای آمینه تریپتوفن و میتوفن نیز می شود.
پراستیک اسید ch3coooh
کلر موجود در هیپوکلریک سدیم یا آب ژاول nacl و هیپوکلریک سدیم (ocl)ca از قدرت اکسید کنندگی بالایی برخوردار است به نحوی که علاوه بر شکسته شدن پیوندهای دی سولفیدی ، اسید آمینه های سیستئین ، تیروزین ، هیزتیدین ، تریپتوفن ، فنیل آلاتین نیز تخریب می شوند.
کوتیکول یا فلس پشم غنی از اسید آمینه سیستئین و پروزین است و پیروزین است و چون فلس در سطح الیاف قرار دارد ، فلس شدیدا توسط تخریب شده و از پشم جدا می شود.
در صورت طولانی بودن زمان واکنش یا بالا بودن دما و غلظت کلر ، کلر بیشتری به مغز الیاف نفوذ کرده و پشم صدمه دیده و استحکام آن کاهش می یابد.
(نکته : میزان فعالیت کلر شدیدا به phمحلول بستگی دارد به طوری که در ph اسیدی یا خنثی تمام پیوندهای دی سولفیدی توسط کلر اکسید می شود ، زیرا در این ph کلر سریعا آزاد می شود ولی در (25-10) درصد پیوندهای دی سولفیدی شکسته می شود . در phشدیدا قلیایی خود قلیا نیز خود عامل تخریب کننده است برای جلوگیری از تخریب بیشتر الیاف مناسبترین ph در حدود 10 می باشد.)
با توجه به کلر اکسید کننده قوی و مخرب پشم است، میتوان تحت شرایط کنترل شده برای فلس زدایی (براق کردن) پشم از آن استفاده نمود.
روشهای ممکن عبارتند از:
1 – استفاده از اسید فرمیک hchooh
Ph اسید فرمیک در حدود 4 است و یک اسید احیا کننده نیز هست . این خاصیت اسید فرمیک باعث کند شدن سرعت اکسید اسیون کلر می شود و از مخرب کننده کلر جلوگیری میکنند.
2 – استفاده از محلول نمک اشباع شده همراه با کلر
محلول اشباع شده نمک از تورم الیاف جلوگیری می کند . پس کلر به مقدار کم به داخل لیف نفوذ می کند و بیشتر در سطح پشم فلسها را جدا می کند .
اثر نوری روی پشم:
نور باعث ایجاد تغییرات شیمیایی و فیزیکی در الیاف پشم می شود .اثر شیمیایی نور بیشتر به امواج ماوراء بنفش (UV) مربوط می شود که باعث خرد شدن فلسها . خود الیاف می شود.
نور خورشید پیوندهای دی سولفیدی را شکسته و گروههای تیول ایجاد می کنند که این گروهها در رنگرزی الیاف اثر نا مطلوب می گذارند .نور زیاد و طولانی باعث جدا شدن گوگرد و اکسید شدن آن میگردد و بعد در اثر رسیدن رطوبت ، اسید سولفورو HSO3 و اسید سولفوریک H2CO4 تولید می شود که بر روی پشم اثر تخریبی دارد.
( نکته : پشم تنه الیافی است که گوگرد دارد . )
اثر گرما روی پشم:
الیاف پشم در اثر گرما کوتاه می شوند ، زیرا کراتین B به کراتین Xتبدیل می شود. دمای خشک زیر 150C در زمان کمتر از نیم ساعت اثر چندان زیادی روی پشم ندارد ، اما با افزایش دما و زمان شکسته شدن پیوندهای دی سولفیدی را شاهدیم.
گرما در شرایط مرطوب حتی در 100C باعث شکسته شدن پیوندهای دی سولیدی می شود.
(نکته: الیاف مرطوب باید در دمای زیر 4 درجه خشک شوند.)
اثر حلالهای آلی بر روی پشم:
اثر چندان زیادی روی پشم ندارند به همین دلیل البسه های پشمی ترجیحا با حلالهای آلی خشک شوئی می شوند. ضریب این حلالها برآبر در این است که باعث کوتاه شدن و آب رفتگی پشم نمی شود و به علت غیر قطبی بودن ، قدرت تمیز کنندگی بالایی دارند.
ساختمان شیمیایی الیاف پشم:
الیاف پشم از ماکرومولکولهای طبیعی ((پلی پیتیدها)) تشکیل شده اند که خود پلی پیتیدها از اتصال 21 نوع اسد آمینه مختلف تشکیل می شود .
پیوندها و نیروهای بین مولکولی در پشم:
1 پیوندهای سولفیدی:
یک پیوند کووالانس ما بین دو اسید آمینه سیستئین است که نتیجه آن نیز ایجاد آمینه سیستئین است و بر عکس این حالت نیز یعنی شکستن پیوند کووالانس بین گوگرد و گوگرد تولید اسید آمینه سیستئین می نماید.
2- پیوندهای یونی یا نمکی :
هر گاه یک عامل اسیدی آزاد از گروه جانبی یک زنجیره در مقابل یک قلیایی آزاد از گروه جانبی زنجیره پیتیدی دیگر قرار گیرد ، در اثر نیروی الکترواستاتیکی بین آنها پیوند یونی حاصل می شود . به عنوان مثال: میتوان از اسید آمینه اسید اسپارتیک یا اسید گلوتامیک در یک در یک زنجیره به عنوان عامل اسیدی آزاد و از اسید آمینه گلوتامین و آسپارجین یا آرج نین از زنجیره دیگر به عنوان یک عامل قلیایی آزاد نام برد که باعث ایجاد پیوند یونی می شود.
پیوند یونی در فاصله (8-4) = PH پایدار می باشد ، که به آن نقطه ایزوالکتریک پشم نیز گفته می شود که تمام گروه های اسیدی و قلیایی بصورت یونیزه می باشند.