رساله معماری
دانلود رساله معماری بهینه سازی فرآیند استخراج، رنگرزی و خواص ثباتی رنگزاهای روناس و وسمه به کمک آلتراسونیک
چکیده:
امروزه در جهان پیشرفته و صنعتی حاضر با استفاده از روش های نوین تلاش بر این است که محصولات تولیدی با صرفه تری از نقطه نظر کمی و کیفی به دست آید. همانگونه که می دانیم فرش دستباف ایرانی از شهرت و محبوبیت قابل ملاحظه ای در جهان برخوردار است.
در این کار پژوهشی، استفاده از امواج مافوق صوت برای استخراج و رنگرزی الیاف پشمی با رنگزاهای روناس و وسمه مورد استفاده قرار گرفت. اثر امواج مافوق صوت در قدرت رنگی، طیف جذبی، طیف انعکاس، ثباتهای نوری و شستشویی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، تجزیه و تحلیل SEM و FTIR نمونه ها مورد مطالعه قرار گرفت.
نتایج حاصل نشان داد که استخراج و رنگرزی به کمک امواج مافوق صوت، قدرت رنگی بیشتری نسبت به شرایط متداول رنگرزی داشت. نتایج تصاویر SEM از نمونه های رنگ شده تجمع ذرات رنگ روی سطح لیف را نشان می دهند. علاوه بر این ثبات های نوری و شستشویی نمونه های ذکر شده خیلی خوب ارزیابی شد.
کلمات کلیدی: رنگزا های طبیعی- امواج مافوق صوت – رنگرزی- ثبات های رنگی- استخراج .
مقدمه
از زمانی که انسان های ابتدایی تلاش کردند به جهان اطراف خود رنگها را بیفزایند، از مواد رنگزای طبیعی برای رنگ کردن استفاده می کردند. رنگزاهای طبیعی حاصل از گیاهان و مواد معدنی از گذشته های دور توسط انسان ها به کار می رفتند. انسان های اولیه از رنگها برای آرایش ظاهر خود بهره می بردند و بدن خود را با آنها رنگ می کردند. با گذشت زمان، از بعضی رنگزاها به عنوان درمان برخی بیماری ها بهره می بردند. همچنین رنگزاهای طبیعی به غذاها و آشامیدنی ها نیز جذابیت خاصی می بخشید. مهمترین کاربرد رنگزاهای طبیعی زمانی آشکار شد که انسان فن ریسندگی و بافندگی را آموخت و از آنها جهت رنگرزی نخ برای تولید البسه و کفپوش استفاده کرد “منتظر و همکاران، 1388 ، ص 1”.
رنگرزی الیاف طبیعی پشم از گذشته دور به وسیله رنگرزان با رنگزاهای طبیعی محلی انجام شده است. این هنر و صنعت رنگرزی نسل به نسل انتقال یافته و با عجین شدن با هنر ایرانی به صورت یک اثر ملی و فرهنگی خود را در فرش دستباف نشان داده است “Montazer.M.2001 “. از مهمترین مواد رنگزای طبیعی که برای رنگرزی الیاف پشم، پنبه و ابریشم به کار می رود مواد رنگزای موجود در ریشه روناس و برگ وسمه می باشد. روناس در تمام زبانها مترادف رنگ قرمز است. از قرنها پیش روناس برای تهیه مواد رنگزای قرمز طبیعی در اروپا، آسیا و آمریکا کشت می شد “2007. Surowiec. I.,et, al “. در ایران روناس در استانهای آذربایجان، مازندران، یزد و بعضی از نقاط کرمان کشت می شود و به طور وحشی در تمام ایران رشد می کند. شایان ذکر است، بهترین نوع روناس در ایران در اطراف یزد شناسایی شده است. مواد رنگزایی که از روناس تهیه می شوند، در گروه مواد رنگزای هیدروکسی آنتراکینونها دسته بندی می شوند و تنها تمایل به جذب الیاف دندانه داده شده دارند “Cardon.D.2003 “.
روناس سابقه تاریخی طولانی دارد. به طوریکه تمام پوشش های ارتش ناپلئون و پوشش قرمز سربازان انگلیسی در قرنهای 18 و 19 با استفاده از این ماده رنگزا رنگرزی می شد. هنگامی که آلیزارین مصنوعی در سال 1868 وارد بازار شد، کاربرد روناس به عنوان مواد رنگزای نساجی رو به زوال گذاشت. اما، مصرف آن تا به امروز متوقف نشده است. شایان ذکر است، روناس سابقه پزشکی نیز دارد، به طوریکه ریشه این گیاه برای درمان سنگ کلیه و مثانه استفاده می شده است ” Jager.I.et,al.2006″. کاربرد عمده مواد رنگزای تهیه شده از گیاه روناس در رنگرزی الیاف پشم، پنبه، ابریشم و چاپ آنهاست ” Cuoco.G.et,al.2009″. مطالعات کلاسیک اخیر نشان می دهد، مواد رنگزای استخراج شده از روناس ثبات شستشویی و نوری نسبتا خوبی دارند و مقدار این ثباتها برای الیاف پشم نسبت به دو لیف ابریشم و پنبه بیشتر است “Clementi.C.et, al.2007”.
فام آبی نیز از جمله فام های مهم رنگی می باشد لذا ایجاد این فام بر روی نخ پشمی با استفاده از رنگزاهای طبیعی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. خوشبختانه از آنجایی که ایندیگو می تواند از نمونه های متعدد گیاهی در نقاط مختلف دنیا به دست آید زودتر از سایر رنگزاهای طبیعی، استفاده وسیعی یافت. لغت “ایندیگو” به ماده آبی رنگ مشتق از برگ های گیاهان مختلف مثل وسمه اشاره دارد. ” ایندیکان ” ماده اولیه و منبع استخراج رنگزای ایندیگویی است که در برگ های تمام گیاهان دارای ایندیگو وجود دارد. رنگرزی با ایندیگو کاری دشوار است و قبل از اینکه رنگ دهد نیاز به عملیات های متعددی دارند ” Paul.J.B.1998″. برای رنگرزی با ایندیگو کافی است آن را با مواد احیا کننده، احیا کرد که لوکوی رنگ نامیده می شود و سپس به کمک قلیا به صورت محلول در آورد تا جذب لیف شود و پس از رنگرزی توسط اکسایش، رنگ را به صورت نا محلول درون لیف در آورده تا رنگ لیف ظاهر شود “Sandberg.G.1989 “. از آنجا که فرایند رنگرزی بر پایه مواد رنگزای طبیعی از نظر زیست محیطی و کاهش آلایندگی صنعتی دارای اهمیت بوده و به طور روز افزون نیز مورد توجه قرار می گیرند ما را مقید می سازد که روش های جدیدی که دارای حداقل آلودگی محیط زیست هستند استفاده نماییم. از جمله این روش های خاص و مدرن می توان به این موارد اشاره کرد: رنگرزی بدون آب، رنگرزی با CO2، رنگرزی با پلاسما ، رنگرزی با ماکروویو ، رنگرزی با امواج مافوق صوت . در تحقیق حاضر به تفضیل شرایط رنگرزی در شرایط مافوق صوت پرداخته خواهد شد. با پیشرفت تکنولوژی و استفاده از امواج مافوق صوت به عنوان یکی از مبانی اساسی علم فیزیک و کاربرد های وسیع آن در صنعت و پزشکی، پژوهشگران علم نساجی بر آن شدند تا از این امواج در صنعت نساجی نیز استفاده نمایند و این تحقیقات از دهه پنجاه آغاز و تاکنون نیز ادامه دارد و دستاورد این پژوهش ها استفاده وسیع از امواج فراصوت در فرایندهای شستشو، سفیدگری، مرسریزاسیون و رنگرزی شده است. استفاده از سیستم فراصوت در رنگرزی منسوجات می تواند به صورت زیر توضیح داده شود:
وقتی امواج مافوق صوت در سیستم مایع جذب می شوند پدیده ایجاد حباب روی می دهد. ایجاد حباب و متلاشی شدن آن می تواند گازهای گیر افتاده را از مایع یا سطوح خلل و فرج دار منسوجات یا مواد رنگزا آزاد نماید “حدادیان تفت،1387”.
در این تحقیق به جهت بهبود فرآیند استخراج و رنگرزی کالاهای پشمی با رنگزاهای روناس و وسمه از روش استخراج و رنگرزی فراصوت در فرکانس 50 تا 60 کیلو هرتز استفاده شد. براساس مقایسه این تکنیک و روش رنگرزی رایج، افزایش جذب رنگ و ثبات رنگرزی در کالاهای پشمی رنگرزی شده مشاهده گردید.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: کلیات
1- 1 مقدمه …………………………………………………
1- 2 ضرورت های تحقیق ………………………………………..
1- 3 روش تحقیق ………………………….
1- 4 خلاصه ی فصل های تحقیق ………………………..
فصل دوم: ادبیات تحقیق
2- 1 اهمیت رنگزاهای طبیعی ……………………………………….
2- 2 تقسیم بندی رنگزاهای گیاهی ……………………………
2- 2- 1 تقسیم بندی مواد رنگزای گیاهی بر اساس قسمت های رنگده …….
2- 2- 2 تقسیم بندی گیاهان رنگزا بر اساس فام رنگی ………………….
2- 2- 3 تقسیم بندی گیاهان رنگزا بر اساس روش کاربرد ………….
2- 3 روش های نوین رنگرزی ………………
2- 3- 1 روش مایکروویو ……………………..
2- 3- 1- 1 رنگرزی مایکروویو …………….
2- 3- 2 تکنولوژی پلاسما ………………
2- 3- 2- 1 اصول فرآیندپلاسما …………………………….
2- 3- 3 دی اکسید کربن فوق بحرانی ………………………..
2- 3- 3- 1 فرآیند رنگرزیبا CO2…………………………..
2- 3- 3-2 تاثیر درجه حرارت و فشار …………………………….
2- 3- 4 رنگرزی الکترو شیمیایی ………………………………………..
2- 4 روش های مختلف استخراج از گیاهان رنگزا ………………..
2- 4- 1 استخراج با آب …………………………………………
2-4- 2 استخراج با حلالهای آلی ………………………………….
2- 4- 3 شیوه های جدید استخراج ………………………
2- 4- 3- 1 استخراج با سیال فوق بحرانی(SFE) ………..
2- 4- 3- 2 استخراج با کمک امواج مایکروویو(MAE) ………………………
2- 5 معرفی دستگاه مافوق صوت و روش کار آن ………………………
2- 5- 1 امواج مافوق صوت چیست؟ ……………………………..
2- 5- 2 حسگرهایدستگاه مافوق صوت …………………….
2- 5- 3 کاربردهای آلتراسونیک ……………….
2- 5- 4 اساس کار امواج مافوق صوت در رنگرزی منسوجات ……………..
2- 5- 5 منبع امواج مافوق صوت ………………………………….
2- 5- 6 رنگرزیبه کمک امواج مافوق صوت ………………
2- 5- 6- 1 مکانیزم نفوذ ……………………………………………
2- 5- 7 تجهیزات مورد نیاز برای ایجاد تابش امواج مافوق صوت ………………………………..
2- 5- 8 فرآیند رنگرزی به کمک امواج مافوق صوت دارای مزایایی می باشد ……………………….
2- 5- 9 استخراج با امواج مافوق صوت …………………………
2- 6 معرفی رنگزای روناس و کاربردهای آن ………………….
2- 6- 1 تاریخچهی روناس ………………………….
2- 6- 2 ترکیبات شیمیایی روناس …………………..
2- 6- 4 مشخصات گیاه شناسی ……………
2- 6- 4- 1 خصوصیات مرفولوژی گونه روناس ………………..
2- 6- 4-2 زمان کشت …………………………….
2- 6- 4-3 روش کاشت و تکثیر ………………….
2- 6- 4-4 نگه داری روناس یا مرحله داشت ………………….
2- 6- 4- 5 برداشت ………………………………….
2- 6- 5 خشک کردن ریشه روناس ………………………
2- 6-6 طریقه خرد کردن روناس ……………………….
2- 6-7 فراورده های روناس در کارخانه های روناس سایی………
2- 6-8 تقلب در روناس ………………………………….
2- 6-9 کاربرد های متنوع گیاه روناس ………………….
2- 6-9- 1 رنگرزی الیاف ………………………………………
2- 6- 9- 2 خواص درمانی روناس …………………………..
2- 6- 9- 3 خواص ضد باکتری و ضد قارچی روناس …………….
2- 6-9- 4 کاربرد روناس در صنایع غذایی………………………………
2- 6-9- 4- 1 رنگهای گیاهی متداول در صنایع غذایی ………………..
2- 6- 9- 5 خواص آنتی اکسیدانی …………………………………
2- 6-9- 6 کاربردهای طبی (کلینیکی) روناس …………..
2- 7 معرفی رنگزای وسمه ……………………………
2- 7- 1 تاریخچه گیاه وسمه ………………………………..
2- 7- 2 مشخصات گیاه شناسی ………………….
2- 7- 3 ترکیبات شیمیایی …………………………….
2- 7- 4 خصوصیات وسمه مرغوب ……………
2- 7- 5 استخراج ماده رنگزا و رنگرزی با وسمه …………..
2- 7- 5- 1 خم رنگبر ……………………………….
2- 7- 5- 2 خم مخمر(خمیر ترش) ……………………………
2- 7- 5- 3 خم ادرار …………………………………………
2- 7- 5- 4 خم برگ های خشک شده وسمه …………
2- 7- 5- 5 ساخت محلول وسمه جهت ذخیره …………………
2- 8 سوابق تحقیق ………………………………………………
2- 9 اهمیت تحقیق …………………………
فصل سوم: روش تحقیق و آزمایشات
3- 1 مواد و دستگاه های مورد نیاز ……………………………………………………………………………………………..
3- 2 مراحل انجام آزمایشات ……………………………………………………………………………………………………….
3- 2- 1 شستشوی کالای پشمی ……………………………………………………………………………………………….
3- 2- 2 آزمون انجام عصاره گیری و رنگرزی رنگزای روناس …………………………………………………….
3- 3- 3 عملیات استخراج …………………………………………………………………………………………………………..
3- 3- 4 دندانه کردن کالای پشمی …………………………………………………………………………………………..
3- 3- 5 رنگرزی پشم با روناس به روش متداول و به کمک امواج مافوق صوت …………………….
3- 3- 6 استخراج رنگ از رنگزای وسمه …………………………………………………………………………………….
3- 3- 7 رنگرزی پشم با وسمه به روش متداول و به کمک امواج مافوق صوت ………………………
3- 3- 8 اکسیداسیون با آب اکسیژنه و هوا …………………………………………………………………………………
3- 3- 9 اندازه گیری میزان جذب رنگ و رنگ سنجی …………………………………………………………….
3- 3- 10 طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه FTIR……………………………………………………………
3- 3- 11 خصوصیات میکروسکپی …………………………………………………………………………………………….
3- 3- 12 آزمایشات ثبات نوری و شستشویی و لکه گذاری نمونه ها ……………………………………….
فصل چهارم: بحث و نتیجه گیری
4- 1 نتایج آزمون استخراج رنگ از ریشه روناس …………………………..
4- 2 اندازه گیری مختصات رنگی و اختلاف رنگی نمونه ها رنگرزی شده با رنگزای روناس ……
4- 3 اندازه گیری مختصات رنگی و اختلاف رنگی نمونه های رنگرزی شده با رنگزای وسمه ..
4- 4 آنالیز FTIR ، تغییرات شیمیایی و ساختار ترکیبات نمونه ها ……………………………………….
4- 4- 1مقایسه طیف FTIR پشم خام و پشم دندانه شده با زاج سفید ………………………………….
4- 4- 2 مقایسه طیف FTIR نمونه رنگرزی شده با روناس به روش متداول و مافوق صوت …
4- 4- 3 مقایسه طیف FTIR نمونه رنگرزی شده با وسمه به روش متداول و مافوق صوت …..
4- 5 بررسی مورفولوژی SEM نمونه های رنگرزی شده با رنگزای روناس و وسمه …………………
4- 6 بررسی قدرت رنگی نمونه های رنگرزی شده با رنگزای روناس …………..
4- 7 بررسی قدرت رنگی نمونه ها رنگرزی شده با رنگزای وسمه ……………
4- 8 بررسی آنالیز واریانس یک طرفه در تعیین شاخص ……………………………
4- 8- 1 بررسی آنالیز واریانس یک طرفه جهت بررسی تاثیر شرایط مختلف رنگرزی رنگزای روناس در تعیین شاخص ……………………………………..
4- 8- 2 بررسی آنالیز واریانس یک طرفه جهت بررسی تاثیر غلظت های مختلف رنگزای روناس در تعیین شاخص……………………………..
4- 8- 3 بررسی آنالیز واریانس یک طرفه جهت بررسی تاثیر شرایط مختلف رنگرزی رنگزای وسمه در تعیین شاخص……………..
4- 8- 4 بررسی آنالیز واریانس یک طرفه جهت بررسی تاثیر غلظت های مختلف رنگزای وسمه در تعیین شاخص ……………………
4- 8- 5 بررسی آنالیز واریانس یک طرفه جهت بررسی تاثیر دماهای مختلف در رنگرزی رنگزای وسمه در تعیین شاخص……………….
4-9 نتایج ثبات نوری و شستشویی و لکه گذاری نمونه های رنگرزی شده با رنگزای روناس و وسمه…………
فصل پنجم: نتیجه گیری کلی
5- 1 نتیجه گیری ……………………………..
5- 2 پیشنهادات …….
منابع …………………..
پیوست ها ……………
