रेशों का रसायन
मोनोमर छोटा अणु होता है। जब हज़ारों मोनोमर शृंखला में जुड़ जाते हैं तो पॉलिमर बनता है। हर रेशा पॉलिमरों से बना है।
- सूती, लिनन, रेयॉन: ग्लूकोज़ का पॉलिमर, जिसे सेल्युलोज़ कहते हैं। इसमें बहुत से –OH (हाइड्रॉक्सिल) समूह हैं जो पानी को पसंद करते हैं।
- ऊन, रेशम: प्रोटीन। ऐमिनो अम्लों की शृंखलाएँ, जिनमें –NH₂ (ऐमिनो) और –COOH (कार्बोक्सिल) समूह हैं। pH के अनुसार इन पर धन (+) या ऋण (−) आवेश आ सकता है।
- नायलॉन: पॉलिऐमाइड, प्रोटीन जैसा पर मानव-निर्मित। शृंखला के सिरों पर ऐमिनो समूह होते हैं।
- पॉलिएस्टर: अम्ल और ऐल्कोहॉल के जुड़ने से बनता है। इसमें लगभग कोई क्रियाशील समूह नहीं होता और यह पानी को पसंद नहीं करता।
- ऐक्रिलिक: कार्बन की शृंखला, जिसमें कुछ ऋण स्थल जोड़े जाते हैं ताकि रंग चढ़ सके।
रेशे का एक भाग क्रिस्टलीय होता है (शृंखलाएँ क्रम में कसी हुई, रंग अंदर नहीं जा सकता) और एक भाग अक्रिस्टलीय (ढीली शृंखलाएँ, रंग घुस सकता है)। गर्मी और पानी अक्रिस्टलीय भाग को खोल देते हैं।
रंगाई का रसायन
रंगाई तीन चरणों में होती है: रंजक पानी से रेशे की सतह तक जाता है, रेशे में घुसता है, और फिर वहाँ जम जाता (बंध बनाता) है। बंध कैसा बनेगा, यह रंजक के वर्ग पर निर्भर है:
- रिएक्टिव रंजक + सूती: क्षारीय स्थिति में सेल्युलोज़ के –OH से मज़बूत सहसंयोजी बंध बनाता है। धुलाई में बहुत पक्का।
- अम्लीय रंजक + ऊन, रेशम, नायलॉन: रंजक ऋणावेशित (−) है, अम्लीय टब में रेशा धनावेशित (+) हो जाता है, इसलिए आयनिक बंध से खिंचते हैं।
- डिस्पर्स रंजक + पॉलिएस्टर: रंजक पानी में नहीं घुलता। 120 °C से ऊपर वह रेशे के अंदर घुल जाता है, जैसे चाय में चीनी।
- बेसिक (धनायनी) रंजक + ऐक्रिलिक: रंजक धनावेशित (+) है और ऐक्रिलिक के ऋण (−) स्थलों से आयनिक बंध से चिपकता है।
- वैट रंजक + सूती (जैसे नील): किसी रसायन से घुलनशील बनाया जाता है, रेशे में घुसता है, फिर हवा उसे वापस अघुलनशील रंग बना देती है जो फँस जाता है।
आसक्ति (एफ़िनिटी) बताती है कि रंजक रेशे की ओर कितनी मज़बूती से खिंचता है। ज़्यादा आसक्ति = ज़्यादा रंग सोखा और पक्की पकड़।
कितना रंग अंदर जाएगा यह क्या तय करता है
तापमान। गर्मी से अणु तेज़ चलते हैं और रेशा खुलता है, इसलिए रंग जल्दी घुसता है। पॉलिएस्टर को बहुत चाहिए: दबाव में लगभग 130 °C।
pH। pH आवेश तय करता है। अम्लीय रंजक से ऊन रंगने के लिए pH लगभग 4 चाहिए। सूती पर रिएक्टिव रंजक के लिए क्षार चाहिए, pH लगभग 11। ग़लत pH से रंग फीका या धब्बेदार आता है।
नमक। सूती के टब में साधारण नमक रंग को पानी से रेशे पर धकेलता है, क्योंकि रंजक और सूती दोनों पर हल्का ऋणावेश होता है और नमक उस प्रतिकर्षण को घटाता है।
समय और लिकर अनुपात। ज़्यादा समय या प्रति किलो कपड़े पर कम पानी से गहरा शेड आता है, जब तक रेशा भर न जाए।
रेशों और रंगाई के रसायन
रंगाई घर में कई सहायक रसायन काम आते हैं, हर एक का अपना काम है:
- क्षार (सोडा ऐश, कॉस्टिक सोडा): सूती को साफ़ करता है (स्कॉअरिंग) और रिएक्टिव रंजक जमाता है।
- अम्ल (ऐसीटिक अम्ल, फ़ॉर्मिक अम्ल): ऊन, रेशम और नायलॉन के लिए सही pH बनाता है।
- नमक (सोडियम क्लोराइड, ग्लॉबर लवण): रंग को सूती पर धकेलता है।
- मॉर्डेंट (फिटकरी, लोहे का लवण): धातु का लवण जो प्राकृतिक रंग को रेशे से जोड़कर पक्का करता है।
- ब्लीच (हाइड्रोजन परॉक्साइड): प्राकृतिक रंग हटाकर साफ़ सफ़ेद आधार देता है।
- अपचायक और ऑक्सीकारक: वैट रंजक को घुलनशील बनाते हैं और फिर जमाते हैं।
- भिगोने वाले पदार्थ और डिटर्जेंट (सर्फ़ैक्टेंट): पानी को कपड़े में घुसाते हैं और तेल-मैल हटाते हैं।
- समतलन एजेंट: रंग की चाल धीमी करते हैं ताकि वह एकसार चढ़े।
इन रसायनों को सुरक्षित तरीके से सँभालना और गंदे पानी को नदी में छोड़ने से पहले साफ़ करना ज़रूरी है।
खुद करो
3D में सूती चुनो और अम्लीय रंजक लो, देखो कितना कम रंग सोखा गया। फिर मेल खाता रंजक चुनो। pH और तापमान बदलकर देखो कि रंग का सोखना कैसे बदलता है। घर पर: सूती कपड़े का टुकड़ा और पॉलिएस्टर का टुकड़ा (पुरानी सफ़ेद कमीज़ का लेबल) कड़क हल्दी या चाय के पानी में डुबाओ और धोने के बाद देखो किसमें ज़्यादा रंग रुका।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- मोनोमर → (जुड़ते हैं) → पॉलिमर शृंखला → रेशा
- सूती: सेल्युलोज़ (–OH) | ऊन, रेशम: प्रोटीन (–NH₂, –COOH) | पॉलिएस्टर: पॉलिएस्टर | ऐक्रिलिक: ऋण स्थलों वाली कार्बन शृंखला
- मेल: रिएक्टिव–सूती, अम्लीय–ऊन/रेशम/नायलॉन, डिस्पर्स–पॉलिएस्टर, बेसिक–ऐक्रिलिक
- सबसे अच्छा pH: रिएक्टिव ~11, अम्लीय ~4; सबसे अच्छा तापमान: पॉलिएस्टर डिस्पर्स ~130 °C
हल किए गए उदाहरण
1. ऊन को अम्लीय टब में अम्लीय रंजक से क्यों रंगा जा सकता है?
अम्ल में ऊन के –NH₂ समूह हाइड्रोजन आयन ले लेते हैं और धनावेशित हो जाते हैं। अम्लीय रंजक ऋणावेशित है, इसलिए दोनों खिंचते हैं और आयनिक बंध बनाते हैं।
2. पॉलिएस्टर की स्पोर्ट्स शर्ट के लिए कौन-सा रंजक वर्ग चुनोगे, और टब को लगभग 130 °C तक क्यों गरम करते हैं?
डिस्पर्स रंजक। पॉलिएस्टर की शृंखलाएँ कसी हैं और उसमें कोई क्रियाशील स्थल नहीं। लगभग 130 °C पर शृंखलाएँ ढीली होती हैं और रंजक रेशे के अंदर घुल जाता है।
3. रिएक्टिव रंजक से सूती रंगते समय नमक क्यों डालते हैं?
सूती और रंजक दोनों पर हल्का ऋणावेश होता है और वे एक-दूसरे को धकेलते हैं। नमक इस धक्के को घटाता है, इसलिए ज़्यादा रंजक रेशे पर जाता है।
4. एक रंगरेज़ ने ऊन पर pH 11 पर रिएक्टिव रंजक लगाया और रंग कमज़ोर आया। दो कारण बताओ।
रिएक्टिव रंजक सूती के –OH के लिए बना है, इसलिए मेल ख़राब है। साथ ही तेज़ क्षार से ऊन ख़राब हो जाती है और उसके स्थल कम हो जाते हैं। pH लगभग 4 पर अम्लीय रंजक लेना चाहिए।
5. कई प्राकृतिक रंगों के लिए मॉर्डेंट क्यों चाहिए?
कई प्राकृतिक रंजकों की आसक्ति कम होती है। धातु का लवण (मॉर्डेंट) रंजक अणु को रेशे से जोड़ देता है, इसलिए रंग टिकता है और अक्सर गहरा भी हो जाता है।
आम गलतियाँ
- हर रेशे पर एक ही रंजक लगाना। हर रेशा-वर्ग को अपना मेल खाता रंजक चाहिए।
- यह सोचना कि ज़्यादा तापमान हमेशा अच्छा है। ऊन ज़्यादा गर्मी और क्षार से ख़राब हो जाती है।
- आवेश उलट देना: अम्ल में ऊन धनावेशित होती है और अम्लीय रंजक ऋणावेशित।
- मॉर्डेंट को रंजक समझ लेना। मॉर्डेंट सहायक है जो रंग को पक्का करता है, वह खुद रंग नहीं है।