1مقدمه ای بر تاریخچه رنگ
از هنگامی بیادنیاوردنی، بشر رنگ آبی شفاف اوج آسمان، سرخی ها و نارنجی های تابان و سوزان هنگام غروب، رنگ های ملایم و متغیر رنگین کمان که مظهر امیدهای بهشتی است، نور ضعیف و غیر ثابتی که از پروبال طاووس ها می درخشند. جامه های پر از رنگ گلها، قهوه ای ها و قرمزهای طلائی برگهای خزان که تباینی بسیار با رنگ های سبز بهار پیشین دارند. قرمز درخشان و تهدیدآمیز فوران خون، سوسوی زرد شعله پیه آب کرده که سایه های پیکره هایی بی تاب را بر روی دیوارهای اعماق خلوت غارها نقاشی می کردند را می بایست با شگفتی، شعف و حیرتی بسیار مشاهده کرده باشد لیکن تمام این رنگها نت های مجردی از کل نت های به اهتزاز درآورنده سمفونی تحریک آمیز رنگ در زندگی بشر می باشند.
چندی نپایید که بشر کوشید تا خود را با این سمفونی مرموز و اسرارآمیز که رنگ نام دارد وفق دهد. استخوان هایی(استوانه ای شکل) کشف شده اند-شاید مربوط به 000/150تا000/200 سال قبل- که بشر در درون آن ها از قرمز و زرد و خاک های اخرا (OCHER CLAYS) مواد نقاشی چرب (GRAEASE PAINTS) تهیه می کرده و برای تزئین و آرایش بدن خود مورد استفاده قرار می داده، بشر اولیه طبعاً برای خود دلیل آورد که مواد قرمز رنگ زندگی بخش می باشند. بنابراین بشرهای آخرین عصر یخ(000/100 سال پیش) در گذشتگان خود را زیر خاک های قرمزفام اخرا به خاک می سپردند، و یا به استخوانهای آنها رنگ قرمز می مالیدند و بدینوسیله سنتی را در اروپا آغاز می کردند که هزاران سال پا برجای ماند و حتی به آفریقا و آسیا نیز گسترش یافت. مثلاً در سال1823، در ولزورلیدی او پاویلاند (RED LADY OF PAYILAND) که در واقع اسکلت یک جوان است کشف شده است. آثار مشابهی نیز در غارهایی در جنوب آفریقا و چین مشاهده گردیده است.
1-2کالریمتری و علم رنگ ] 1 [
کالریمتری (COLORIMETRY) تکنیک اندازه گیری رنگ است، لیکن فقط قسمتی از علم رنگ می باشد. علم رنگ شامل تمام دانسته ها و اطلاعاتی است که به تولید محرک های رنگ و درک بصری آنها مربوط می گردد. علم رنگ شامل بخشهائی از فیزیک، شیمی، زیست شناسی و روانشناسی می شود. در کالریمتری نیز از بخشهائی از علوم فوق الذکر خصوصاً فیزیک و روانشناسی استفاده می شود.
کالریمتری بر این ایده استوار است که می توان رابطه ای بین خصوصیات فیزیکی محرک رنگ و بصیرت ادراک حاصل از آن پیدا کرد. نیوتن کشف کرد که انواع متعددی از انرژی مشعشع مرئی وجود دارد و نور سفید فقط یکی از جنبه های مرئی اختلاط این نوع هاست که از خورشید و یا منابع مشابه دریافت می شود. اختلاف بین انواع انرژی مشعشع بر حسب طول موجهایشان (WAVE LENGTHS) تعیین می گردد. برای تعریف طول موج به نحو احسن به تشریح روش اندازه گیری آنها نیاز داریم. لیکن در اینجا کافی است که ذکر شود انرژی مشعشع مرئی به طول موجهایی در محدوده ای بین 380تا760 میلیونیوم میلیمتر(یا به عبارتی میلی میکرون با علامت اختصاری ) محدود می گردد. ذیلاً محدوده طول موجها و انواع رنگهای مربوطه آورده می شوند.
بنفش 380 - 450 میلی میکرون
آبی 450 - 490
سبز 490 - 560
زرد 560 - 590
نارنجی 590 - 630
قرمز 630 - 760
نیوتن در بررسی هایش به این نتیجه رسید که زمانی اشیاء به صورت رنگی ظهور پیدا می کنند که در انرژی های مشعشعی که به چشم انسان منعکس می شود یک یا حداکثر دو نوع انرژی مشعشع به طور عمده وجود داشته باشند او خاطرنشان ساخت که اکثر اشیاء زمانی به صورت رنگی ظهور پیدا می کند که "مانع عبور" قسمتی از انواع انرژی مشعشع شده و مابقی را انعکاس دهند. امروزه کلمه جذب (ABSORPTION) به جای کلمه "مانع عبور" به کار برده می شود.
الزامی بودن انرژی مشعشع، تنوع و تعداد این نوع انرژی ها و نقش مفعولی اشیا که در دید رنگ موثرند مهمترین مطالبی می باشند که طی آن علم فیزیک به علم رنگ کمک کرده است. روشهای اندازه گیری و کنترل نوع و مقدار انرژی مشعشع به مشخصات جذب انعکاس و انتقال نور توسط اشیا به وسیله فیزیکدانها و شیمیدانها پیشرفتهای بسزایی کرده اند، لیکن اصول همان مطالبی می باشند که نیوتن به وضوح تشریح کرده است.
چون انرژی مشعشع مرئی برای درک رنگ لازم بوده و علاوه بر آن به علت اینکه فقط جنبه هایی که مشاهده کننده از آن آگاه و مطلع است می تواند ملاک باشد، بنابراین رنگ را به عنوان مشخصات معین نور تعریف می کنند. بعضی از مشخصات نامربوط نور نظیر جهت (DIRECTION) و لرزش (FLICKER) مستثنی می باشند. لیکن تمام مشخصات نور که قادر به متمایز شمردن نوعی از نوعی دیگر می باشند را به عنوان قسمتی از رنگ نور به شمار می آورند.
تعریف رنگ برحسب نور که خود علمی است روانی-واقعی، رنگ را نیز به عنوان یک فرآیند روانی-واقعی معرفی می کند. روشهای اندازه گیری رنگ از قضاوت های مشاهده کننده های انسانی به طور مستقیم و یا اطلاعات ارقامی استاندارد که بر مبنای قضاوت های غیر مستقیم انسانی استوارند استفاده می کند. بنابراین تعریف کامل و مورد استفاده رنگ با تعریف آن برحسب نور توافق کامل داشته و رنگ کالریمتری را فرآیندی روانی-واقعی جلوه می دهد. این تعریف ممکن است با تعاریف اشخاص دیگر تباین داشته باشد. شخصی ممکن است رنگ را به عنوان یک درک مد نظر بگیرد، در صورتیکه شخص دیگر ممکن است رنگ را به عنوان شیئی که طول موج های مختلف را به نسبت های مختلف جذب می سازد تعریف کند.
مشخصات نور که نهاد رنگ را بر طبق تعریف داده شده تشکیل می دهند را می توان به عناوین متعدد و قابل استفاده ای تعیین کرد، لیکن شاید ساده ترین و قابل درک ترین مشخصات نور، روشنایی (LUMINANCE)، طول موج حاکم (DOMINANT WAVE LENGTH) و خالصی (PURITY) باشند. روشنایی مشخصه ایست که بین نور انعکاس یافته از کاغذ سفید این صفحه، زمانی که توسط یک لامپ صد وات و موقعیکه توسط یک لامپ دویست وات روشن شده باشد فرق قایل می شود. ایده طول موج اصلی را می توان بدین صورت عنوان کرد که این طول موج طول موجی است که نور مربوطه به صورت اصلی به نظر می رسد. احتیاجی نیست که حتما طول موج اصلی، طول موجی باشد که از لحاظ فیزیکی پر شدت ترین انرژی مشعشعی موجود در محرک باشد، هر چند که معمولا نزدیک به این ماکزیمم فیزیکی است. به همین صورت ممکن است گفته شود که خالصی درجه ایست از تسلط، برجستگی و عمدگی طول موج اصلی در نور مورد نظر. خالصی را نیز مانند طول موج اصلی نمی توان مستقیما از راه اندازه گیری فیزیکی محرکی بدست آورد. برای تعاریف دقیق تری از روشنائی، طول موج اصلی و خالصی روش های اندازه گیری آنها بایستی تشریح گردد. به علاوه این روشها برای تعاریف کامل ایده های جامع نور و رنگ نیز ضروری می باشند. تعاریفی که بر مبنای روش اندازه گیری استوارند تعاریف عملی نامیده می شوند (OPERATIONAL DEFINITIONS). تعاریف عملی نور رنگ، روشنایی، طول موج اصلی و خالصی همگی اساس علم کالریمتری است.
ته رنگ یا فام (HUE) کیفیتی است از ادراک که برحسب آن یک مشاهده کننده از اختلافات بین طول موج های انرژی مشعشع آگاه و مطلع می گردد. اشباع (SATURATION) کیفیتی است از ادراک که توسط آن یک مشاهده کننده از اختلافات بین خالصی برای هر طول موج اصلی آگاه و مطلع می شود. با وجود این لازم به تذکر است که خالصی های برابر از طول موج های اصلی متفاوت الزاما ادراک اشباع برابر را موجب نمی گردد. درخشندگی (BRIGHTNESS) اصطلاحی است که عموما برای کیفیتی از ادراک بکار برده می شود که توسط آن یک مشاهده کننده از اختلافات بین روشنایی آگاه و مطلع می گردد.
1-3 تاریخ و تولید صنعتی مواد رنگ زا
بشر ماقبل تاریخ پوست و منسوجات و اشیا دیگر را با مواد طبیعی ای که اکثرا منبع گیاهی داشته و لیکن بعضی نیز منشا حیوانی داشتند رنگرزی می کرده است. کتیبه های مصر باستان تشریح کاملی از چگونگی عصاره گیری مواد رنگرزی از منابع طبیعیشان و به علاوه کاربردی آنها در عملیات رنگرزی در اختیار می گذارد.
توسعه های بعدی که در محدوده زمانی بیش از چندین هزار سال صورت گرفت فرآیندهای رنگرزی پیچیده و کالاهای رنگرزی شده با کیفیت بالا را بدست داد در میان آنها موادی که در ذیل می آیند ارزش ذکر ندارند. ایندیگو (INDIGO) که هم از دید رنگرز که مخصوص اروپا بوده و هم از (INDIGO FERA TINCTORIA) ایندیگو فراتینکتوریا که یک درخت محلی آسیایی می باشد بدست می آمد. ارغوانی باستان (ANCIENT PURPLE) از یک غده حلزون ارغوانی با فرآیندی که توسط فنیقی ها کشف شده بود بدست می آمد. الیزارین (ALIZARIN) که اساس قرمز ترکی (TURKEY RED) را تشکیل می دهد از مواد خارج شده از چوب رناس (MADDER CARPEDOCHI) که از افریقا وارد می شد بدست می آمد.
اسید پیکریک (PICRIC ACID) که توسط ولفه (WOULFE) که در سال 1771 توسط واکنش ایندیگو با اسید نیتریک به دست آمد بعدها در بعضی اوقات برای رنگرزی ابریشم به کار برده شد، لیکن اهمیت زیادی به دست نیاورد، به همین دلیل واقعا به طور اشتباه امتیاز تولید اولین ماده آلی رنگرزی سنتز شده به جای ولفه به ویلیام هاش پریکن داده شده است. در1856 این شیمیست جوان و باهوش انگلیسی که در اطراف لندن بر روی اکسیداسیون مخلوطی از بازهای آنیلین کار می کرد موفق شد به جای کوئینین (QUININE) که امید یافتنش را داشت یک ماده رنگرزی کاتیونیک بنفش که آنرا مووین (MAUVEINE) نامید- و در شروع درصد محلول آن بسیار کم بود بدست آورد. یاد کردن از پرکین به عنوان بنیانگذار صنعت مواد رنگرزی سنتز شده از چندین جهت صحیح است زیرا از یک طرف او توانست با امکانات اولیه ای که در دسترس داشت محصولی نسبتا خالص و از لحاظ تکنیکی پراهمیت را تهیه کند و از طرف دیگر او سنتز خود را چنان توسعه داد که توانایی تولید آن در مقیاس صنعتی نیز میسر گردید.
ته رنگ بنفشی درخشانی که این ماده رنگرزی بر روی ابریشم تولید کرد فورا توجه خاصی را به خود مبذول داشت و باعث شد که شیمیست های دیگر انگیزه انجام آزمایشات مشابه را در خود بیابند. بدین ترتیب در1859 ورگوئین (VERGUIN) در لئون، فیوشین (FUSHINE) را کشف کرد، در صورتیکه کشف ترکیبات دی آزو توسط گریس (GRIESS) در انگلستان اساس توسعه بزرگترین گروه مواد رنگرزی سنتز شده را که در حال حاضر اصطلاحات آزو (AZO COMPOUNDS) نامیده می شوند فراهم آورد. اولین ماده رنگرزی واقعی به نام قهوه ای بیزمارک (BISMARK BROWN) در سال 1863 توسط مارتیوس (MARTIUS) تهیه شد.
بعد از تحقیقات گسترده و تعیین کننده ککوله (AUGUST VON KEKULE) در مورد ظرفیت چهارگانه کربن در سال1858 و ساختار بنزن در سال1865 راه را برای تولید طرح ریزی شده مواد رنگرزی کاملا سنتز شده علاوه بر سنتز مواد رنگزای طبیعی باز شد. اولین موفقیت قابل ذکر درک ساختار شیمیایی(در سال1868) و سپس سنتز فوری الیزارین(25-دی هیدروکسی آنتراکینون) توسط گریب و لیبرمان است. (GRAEBE AND LIEBERMAN) درک ساختار شیمیایی و سنتز ایندیگو
(آدلف وان بایر VON BAEYER ADOLF ) در1870، هیومان (K. HEUMANN) کار تحقیقاتی ای را که چندین دهه به طول انجامید دربرگرفت. توسعه و تکامل مواد رنگرزی ایندیگو در شروع قرن بیستم در نتیجه کار انجی (G.ENGI) و فرید لندر (P.FRIEDLANDER) که به ترتیب (CIBA BLUE 4B) و تیوایندیگو (THIO INDIGO) را سنتز کردند به اوج خود رسید. کمی قبل از تغییر قرن ویدل (VIDAL) راه را در زمینه مواد رنگرزی گوگردی باز کرد، در صورتیکه سال1901 نمایانگر کشف ایندانترون (INDANTHRONE) یعنی اولین ماده رنگزای خمی آنتراکینونی (ANTHRA QUINONNOID VAT DYE) توسط بن (R.BOHN) است.
مواد رنگزای طبیعی اولیه حتی کمپلکس فلزی(قرمز ترکی) را نیز شامل می شدند. در این زمینه، قرن بیستم تکامل ارزنده های را به شکل مواد رنگرزی نئولن (NEOLAN DYES) در سال1915 فتالوسیانین (PHTHALOCY ANINE) در سال1936 و مواد رنگرزی کمپلکس فلزی 1:2 (مواد رنگرزی ایرگالان (IRGALAN DYES) در سال1949 عرضه کرده است. کلاول و دریفوس(R.CLAVEL AND H.DREYFUS) در دهه1920 شکل رنگرزی الیاف هیدروفوبیک را توسط مواد رنگرزی دیسپرس حل کردند.
عصر پس از جنگ جهانی دوم توسط تولید و تکامل مواد رنگی (PIGMENTS) که اهمیت فراوانی در زمینه رنگ کردن پلاستیک دارند مثلا کوئین آکریدون (QUINACRIDONE) در سال1958 مواد رنگزای ری اکتیو یا واکنشی (REACTIVE DYES) برای پشم ] مثلا مواد رنگزای درخشان رمالن (REMALAN) و سیبالن (CIBALAN) در سالهای1952-1951 [ و مخصوصا مواد رنگرزی واکنشی برای الیاف سلولزی(مثلا مواد رنگرزی پروسیون (PROCION DAYES) علامت گذاری شده است توسعه ها و تکامل های جدید در این زمینه توسط فیتزنر (H.PHITZNER) ] 2 [ ونکاتارامان (K.VENKATARAMAN) ] 3 [ مرور گردیده اند.
برای مثال مواد رنگرزی واکنشی به وضوح نشان می دهند که تحقیقات در زمینه مواد رنگرزی از سنتز مولکولهای رنگی به صورت کاملا تجربی دور شده و به سوی بررسی مکانیزم ترکیب کارها با مواد رنگرزی با کروموژنهای (CHROMOGENS) داشته مانند آزو (AZO) آنتراکینون (CYCLICAZA, CANTHRACOUINONE) COMPOUNDS ترکیبات حلقوی آزا میل پیدا کرده است.
1-4 کالریندکس
با اینکه مواد رنگزا حداقل با چندین طریق ممکن که برای هر طریق ملاکی برای تشخیص بین مواد رنگرزی و مواد رنگی وجود دارد قابل طبقه بندی می باشند، لیکن در بحث فعلی از مجموعه ای که در کارهای استاندارد برای مواد رنگرزی و مواد رنگی استفاده می شود تبعیت می گردد و این مجموعه فهرست رنگ یا کالریندکس (COLOUR INDEX) نام دارد (SDC AND AATCC 1956,1963) این فهرست رنگ پنج جلدی که مشتمل بر 4275 صفحه است، می بایست تحت عنوان فهرست مواد رنگزا (COLOURANT INDEX) نامگذاری می گردید. ] 4 [
در فهرست رنگ (COLOUR INDEX) مواد رنگزا برحسب روش مصرفشان طبقه بندی شده اند و توسط یک شماره کاربردی مشخص می شوند مثلا (C.I.VAT REDB) و یا (C.I.DISPERSE BLUE1) از آن جایی که استفاده کنندگان کالریندکس معمولا به خواص کاربردی مواد رنگزا علاقه مند می باشند، لذا این نوع طبقه بندی بسیار مفید است و شباهت زیادی به طبقه بندی به کار رفته در اولین چاپ کالریندکس (1924-1928) و تالیف قدیمی آلمانی از این نوع (SCHULTZ 1931) دار