लोकप्रिय विज्ञान | कागज बनाने में उपयोग होने वाले रंगों का वर्गीकरण और विशेषताएँ

कागज निर्माण के दौरान, कागज को वांछित रंग देने के लिए विभिन्न रंगों का प्रयोग किया जाता है। लक्षित रंग का कागज बनाने के लिए, रंगों को या तो लुगदी में मिलाया जाता है या कागज की सतह पर लेपित किया जाता है; इस प्रक्रिया को कागज रंगाई या टोनिंग के नाम से जाना जाता है। यह लेख कागज निर्माण उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट रंगों के मूलभूत गुणों और अनुप्रयोग विशेषताओं पर विस्तृत जानकारी प्रदान करता है।

वर्तमान में, कागज निर्माण में परंपरागत रूप से उपयोग किए जाने वाले रंगों को तीन मुख्य श्रेणियों में बांटा गया है: प्रत्यक्ष रंग, क्षारीय रंग और अम्लीय रंग। इसके अतिरिक्त, सफेदी के लिए फ्लोरोसेंट सफेदी एजेंट और कार्यात्मक रंग, जिनका उपयोग हाल के वर्षों में तेजी से बढ़ा है, भी इसमें शामिल हैं।

1. प्रत्यक्ष रंगाई

प्रत्यक्ष रंग जल में घुलनशील रंगों का एक वर्ग है जिनमें जल में घुलनशील समूह (सल्फोनिक या कार्बोक्सिलिक समूह) के साथ-साथ हाइड्रोजन बंध बनाने में सक्षम हाइड्रॉक्सिल या अमीनो समूह भी होते हैं। इनमें रेशों के प्रति प्रबल आकर्षण होता है और ये बिना किसी मोर्डेंट के रेशों को सीधे रंग सकते हैं। ऐसे रंगों का व्यापक रूप से सेल्युलोजिक रेशों, प्रोटीन रेशों और मिश्रित वस्त्रों की रंगाई में उपयोग किया जाता है।

सेल्यूलोज फाइबर के प्रति प्रबल संवेदनशीलता के कारण, डायरेक्ट डाई से फाइबर की सीधी रंगाई संभव हो पाती है। लुगदी के साथ असंगत मिश्रण से असमान रंगाई और धब्बे पड़ सकते हैं। ये आमतौर पर ग्राउंडवुड लुगदी की रंगाई के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं: ग्राउंडवुड में उच्च लिग्निन सामग्री के कारण डाई का अवशोषण कम होता है और परिणामस्वरूप रंग हल्के पड़ते हैं।

कुछ चमकीले नीले डायरेक्ट डाई विशिष्ट परिस्थितियों में कागज को सफेद करने वाले एजेंट के रूप में काम कर सकते हैं, जिनमें डायरेक्ट वायलेट एक विशिष्ट उदाहरण है। आम व्यावसायिक ग्रेड में डायरेक्ट ब्रिलियंट ब्लू, डायरेक्ट स्काई ब्लू, डायरेक्ट रेडिश ब्राउन, डायरेक्ट स्कारलेट, डायरेक्ट फ्रीजिंग येलो, डायरेक्ट डार्क ब्राउन एमएम और डायरेक्ट ब्लैक ईएक्स शामिल हैं।

2. बुनियादी रंग

क्षारीय रंजक जलीय विलयन में धनायनों में विघटित हो जाते हैं या अम्लीकरण पर धनायनिक लवण बनाते हैं; ये क्षारीय अमीनो कार्यात्मक समूहों वाले कार्बनिक यौगिक होते हैं। जल में घुलनशील होने के कारण, क्षारीय रंजक उत्कृष्ट रंग और चमकीले रंग प्रदान करते हैं, और कागज निर्माण में सबसे लोकप्रिय विकल्पों में से एक हैं। हालांकि, इनमें प्रकाश और ऊष्मा के प्रति प्रतिरोधकता कम होती है, साथ ही अम्ल, क्षार और क्लोराइड आयनों के प्रति भी इनकी प्रतिरोधक क्षमता कम होती है, जिससे तैयार कागज फीका पड़ने की संभावना रहती है।

वे बिना ब्लीच किए हुए लुगदी और पिसी हुई लकड़ी की लुगदी के प्रति उच्च आत्मीयता प्रदर्शित करते हैं, जिससे राल या फिटकरी मिलाए बिना संतोषजनक रंगाई परिणाम प्राप्त होते हैं, फिर भी ब्लीच किए हुए लुगदी के लिए कमजोर स्थिरता दिखाते हैं जिसके लिए मोर्डेंट अनुपूरण की आवश्यकता होती है।

रंग के अघुलनशील धब्बे बनने और कागज पर दाग पड़ने से बचने के लिए अनुप्रयोग तापमान को 70°C से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए; इष्टतम रंगाई पीएच 4.5 से 6.5 के बीच होता है।

ब्लीच्ड पल्प और ग्राउंडवुड पल्प के मिश्रित स्टॉक को रंगते समय असमान रंगाई को रोकने के लिए अतिरिक्त सावधानी बरतने की आवश्यकता होती है: दो व्यवहार्य तरीके हैं ग्राउंडवुड को मिलाने से पहले ब्लीच्ड पल्प को पहले से रंगना, या रंग डालने से पहले मिश्रित पल्प में राल और फिटकरी मिलाना।

मूल रंजक अवक्षेपण के माध्यम से लुगदी के रेशों से बंध जाते हैं, जिससे आमतौर पर मूल रंजक पाउडर के आंतरिक रंग की तुलना में अधिक चमकीले रंग प्राप्त होते हैं।

3. एसिड डाई

अम्लीय रंगों को अम्लीय जलीय परिस्थितियों में रंगाई के लिए तैयार किया जाता है। इनमें से अधिकांश में सल्फोनिक अम्ल समूह होते हैं, जबकि कुछ में कार्बोक्सिलिक समूह होते हैं। रासायनिक संरचना के आधार पर, इन्हें एज़ो, एन्थ्राक्विनोन, ट्राइएरिलमीथेन और नाइट्रो रंगों में वर्गीकृत किया जाता है; अनुप्रयोग विधि के आधार पर, इन्हें प्रबल-अम्ल, दुर्बल-अम्ल, अम्ल मोर्डेंट और अम्ल कॉम्प्लेक्स रंगों में विभाजित किया जाता है।

पानी में अत्यधिक घुलनशील होने के कारण, अम्लीय रंगों पर पानी की कठोरता और लुगदी के तापमान में बदलाव का बहुत कम प्रभाव पड़ता है। क्षारीय रंगों की तुलना में, इनमें रंगने की क्षमता कम होती है और चमक भी कम होती है, लेकिन ये प्रकाश और तापीय स्थिरता में श्रेष्ठ होते हैं, साथ ही अम्ल, क्षार और क्लोराइड आयनों के प्रति मध्यम प्रतिरोध क्षमता रखते हैं।

प्रोटीन फाइबर के प्रति असाधारण आकर्षण के कारण, इनका उपयोग मुख्य रूप से चमड़े की रंगाई में किया जाता है। लिग्निन के प्रति अप्रतिरोधकता के कारण मिश्रित लुगदी पर इनमें धब्बे पड़ने का खतरा नहीं रहता।

तापमान का अम्लीय रंगों के प्रदर्शन पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है, और इष्टतम रंगाई पीएच 4.5 और 5.0 के बीच निर्धारित किया गया है।

कागज बनाने में उपयोग होने वाले सामान्य अम्लीय रंगों में एसिड लाइट येलो जी, एसिड एंथ्राक्विनोन ब्लू, एसिड स्काई ब्लू, एसिड स्कारलेट जी, एसिड स्कारलेट जीआर और एसिड गोल्डन येलो जी शामिल हैं।

4. सफेद रंग - फ्लोरोसेंट व्हाइटनिंग एजेंट (एफडब्ल्यूए)

फ्लोरोसेंट व्हाइटनिंग एजेंट, जिन्हें सफेद रंग भी कहा जाता है, डायमिनोस्टिलबीन के व्युत्पन्न या लवण होते हैं। इनकी आणविक संरचना में आमतौर पर फ्लोरोसेंस उत्तेजना के लिए सल्फामेट समूह, यूवी अवशोषण के लिए एरोमैटिक/एलिफैटिक एमीन समूह और बंधन स्थायित्व को बेहतर बनाने के लिए सायन्यूरिक क्लोराइड समूह होते हैं।

FWAs, ब्लीच किए गए पल्प को चमकाते हैं और वास्तविक पल्प ब्लीचिंग के बजाय ऑप्टिकल प्रभाव के माध्यम से कागज की सफेदी बढ़ाते हैं। कम चमक वाले पल्प (65% से कम चमक) या उच्च लिग्निन वाले पल्प ग्रेड के लिए इनका सफेदी बढ़ाने का प्रदर्शन नगण्य या अप्रभावी होता है। स्टिलबीन-आधारित FWAs (डिसल्फोनेट, टेट्रासल्फोनेट और हेक्सासल्फोनेट प्रकार) कागज को चमकाने के अनुप्रयोगों में प्रमुख हैं।

5. अन्य प्रकार के रंग

उपरोक्त श्रेणियों के अलावा, कागज निर्माण उद्योग वैट डाई, मोर्डेंट डाई, एजोइक डाई, सल्फर डाई, रिएक्टिव डाई और डिस्पर्स डाई का भी उपयोग करता है। हाल के दशकों में प्रेशर-सेंसिटिव और थर्मोसेंसिटिव रिकॉर्डिंग पेपर के बढ़ते उपयोग के साथ, काले रंग बनाने वाले प्रेशर/थर्मोक्रोमिक डाई जैसे कार्यात्मक रंगों ने उद्योग जगत में व्यापक ध्यान आकर्षित किया है।