Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm và chất trợ đến cường độ lên màu của thuốc nhuộm hoạt tính nhuộm cho vải bông nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm sử dụng đến cường độ lên màu của thuốc nhuộm hoạt tính; Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ muối sử dụng đến cường độ lên màu của thuốc nhuộm hoạt tính.
SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ THUỐC NHUỘM VÀ CHẤT TRỢ ĐẾN CƯỜNG ĐỘ LÊN MÀU CỦA THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH NHUỘM CHO VẢI BÔNG STUDY ON THE EFFECT OF DYESTUFF AND AUXILIARIES CONCENTRATION ON THE COLOR INTENSITY OF DYE REACTIVE DYES FOR COTTON FABRICS Lưu Thị Tho1,*, Nguyễn Mai Anh1, Nguyễn Thị Thơm1, Nguyễn Thị Hồng Nhung1, Nguyễn Trang Hoài Linh1, Đỗ Thị Thúy1, Nguyễn Văn Hải1, Nguyễn Thị Kim Thu2 DOI: https://doi.org/10.57001/huih5804.45 TÓM TẮT Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm chất trợ đến cường độ lên màu thuốc nhuộm hoạt tính nhuộm cho vải bơng nhằm tìm nồng độ thuốc nhuộm, chất trợ bão hịa góp phần xây dựng quy trình cơng nghệ nhuộm tối ưu Nghiên cứu sử dụng vải 100% qua tiền xử lý tiến hành nhuộm theo phương pháp liên tục (ngấm ép - chưng hấp) Để nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm chất trợ đến cường độ lên màu thuốc nhuộm hoạt tính: Thực nghiệm thực điều kiện công nghệ (nhiệt độ, thời gian) thay đổi nồng đọ thuốc nhuộm nồng độ chất trợ Kết cho thấy: Khi tăng nồng độ thuốc nhuộm chất trợ sử dụng cường độ lên màu vải sau nhuộm tăng Tuy nhiên, nồng độ thuốc nhuộm chất trợ tăng cường độ lên màu mẫu vải sau nhuộm khơng tăng thêm, chí cịn giảm Kết nghiên cứu góp phần tìm quy trình cơng nghệ nhuộm tối ưu cho vải bơng thuốc nhuộm hoạt tính giúp sử dụng thuốc nhuộm, chất trợ hiệu quả, tránh lãng phí gây nhiễm mơi trường Từ khóa: Vải bơng, thuốc nhuộm hoạt tính, nồng độ, chất trợ, quy trình cơng nghệ nhuộm ABSTRACT Studying the influence of dyestuff and auxiliaries concentration on the color intensity of dyereactive dyes for cotton fabrics The finding out the concentration of dyes and auxiliaries to contribute to building the optimal dyeing technology process The study using pretreated 100% cotton fabric was dyed by the continuous method (squeezing - steaming) The effect of dye and auxiliaries concentration on the color intensity of reactive dyes The experiments were similar conditions of process as temperature, time of dyeing but change intensity of dyestuff and auxiliaries The results show that increased the concentration of dyestuff and auxiliaries, the color intensity of the fabric after dyeing also increases However, when the concentration of dyes and auxiliaries increases, the color intensity of the dyed fabrics does not increase or even decrease The results of research can contribute to finding the optimal dyeing technology process for cotton fabrics with reactive dyes to help use dyes and auxiliaries effectively, avoid waste and cause environmental pollution Keywords: Cotton fabrics, reactive dyes, concentrations, auxiliaries, dyeing technology process Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Trường Đại học Bách khoa Hà Nội * Email: luuthitho1973@gmail.com Ngày nhận bài: 06/6/2022 Ngày nhận sửa sau phản biện: 15/7/2022 Ngày chấp nhận đăng: 27/10/2022 Website: https://jst-haui.vn GIỚI THIỆU Vải bơng có nhiều tính chất ưu việt như: tính hút ẩm cao, thấm hút mồ tốt (sợi bơng có khả hút - thấm nước cao, hút đến 65% lượng nước so với trọng lượng mà khô ráo) nên loại quần áo may vải sợi bơng mặc thống mát, dễ chịu, thích hợp với khí hậu nhiệt đới hay loại trang phục mùa hè Bên cạnh đó, vải bơng cịn sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực như: đồ dùng gia đình y tế sử dụng nhiều làm trang, bao trùm đầu, băng vết thương,… Thuốc nhuộm hoạt tính thuốc nhuộm mà có khả phản ứng hóa học với xơ sợi để tạo thành liên kết cộng hóa trị (covalent bond) thuốc nhuộm xơ sợi Liên kết hóa trị hình thành phân tử thuốc nhuộm nhóm -OH (hydroxyl) sợi cellulose Trên giới, có số nghiên cứu xây dựng quy trình nhuộm cho vải như: Tác giả Jantip Suesat nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ muối NaCl đến đặc tính thuốc nhuộm hoạt tính với q trình nhuộm ấm q trình nhuộm nóng chọn báo "The Influence of NaCl Concentration on the BuildUp Properties and Aggreg ation of Reactive Dye" Với phương pháp nhuộm tận trích, dung tỷ 1:10 nhuộm loại thuốc nhuộm, máy UniDye Infra-red, thử nghiệm sử dụng muối với nồng độ tiêu chuẩn tăng nồng độ muối thêm với màu nhạt Nồng độ muối cao so với nồng độ tiêu chuẩn màu lên chuẩn Ngược lại, thử nghiệm nhuộm màu đậm, Vol 58 - No (Oct 2022) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 87 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ nồng độ muối cao so với nồng độ muối tiêu chuẩn màu lên nhạt [1] Tác giả Abu Naser Md Ahsanul Haque nghiên cứu ảnh hưởng kiềm nhiệt độ nghiên cứu nhuộm vải bơng thuốc nhuộm hoạt tính Fluoro Chloro Pyrimidene (FCP), Monochlorotriazine-Vinyl Sulphone Monochlorotriazine đơn chức loại vải dệt kim báo: “Abu Naser Md, Ahsanut, Haque, Influence of Alkali And Temperature on Fixation and Color Coordinates In Dyeing With Different Reactive Dyes” Trong thử nghiệm này, Haque chứng minh với nồng độ kiềm cao cho màu lên tốt với tất sắc màu Lượng kiềm tăng lên độ gắn màu tốt đồng thời giảm thiểu thuốc nhuộm dư Nhiệt độ nhuộm tăng có tác dụng không đáng kể với thuốc nhuộm FCP ảnh hưởng tới trình gắn màu thuốc nhuộm MCT-VS thuốc nhuộm MCT [2] Ở Việt Nam có số cơng trình nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ nhuộm cho vải bơng thuốc nhuộm hoạt tính: Nhóm tác giả Lưu Thị Tho, Nguyễn Thi Lộc, Dương Thị Tuyết, nghiên cứu khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến trình nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính Eriofast để nhuộm cho vải polyamide Nhóm tác giả lựa chọn loại thuốc nhuộm hoạt tính Eriofast (đỏ, đen, navy) nồng độ thuốc nhuộm với nồng độ muối khác (2,4,6,8 10%) tương ứng để đánh giá: cường độ lên màu xác định thông qua giá trị K/S đánh giá độ màu thông giá trị ∆E* Kết cho thấy: tăng nồng độ muối sử dụng khả lên màu mẫu vải tăng, nhiên tăng đến 6,0% khả lên màu mẫu vải sau nhuộm không tăng, giá trị ∆E* 03 vị trí khác trên mẫu vải nhuộm 03 loại thuốc nhuộm khác có giá trị ∆E*< [3] Nhóm tác giả Lưu Thị Tho công nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm hoạt tính Eriofast cho vải Polyamit, nhóm tác giả nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến cường độ lên màu 03 loại thuốc nhuộm hoạt tính Eriofast có dụng thiết bị đo màu quang phổ Xritex phương pháp so màu hệ tọa độ vng góc CIELab hệ tọa độ cực CIELCH, ta xác định thông số màu mẫu thí nghiệm a*, b*, L*, C*, H* Sau tính tốn ΔE*, ta xác nhận có khác biệt thay đổi nồng độ hóa chất Từ đây, ta xác định cường độ lên màu K/S Bước 1: Chuẩn bị mẫu chuẩn – mẫu so sánh Gấp mẫu - lần cho loại bỏ hoàn toàn yếu tố xuyên qua, giữ lại yếu tố hấp phụ phản xạ đồng thời mẫu sau gấp phải lớn sổ đo màu Bước 2: Đo màu mẫu chuẩn - mẫu so sánh Đặt mẫu chuẩn bị vào cửa sổ đo màu thiết bị đo màu quang phổ cho mẫu che kín cửa sổ Bước 3: Nhận thông số màu, ΔE*, biểu đồ bước sóng, Bước 4: So sánh, đánh giá cường độ lên màu K/S mẫu so sánh mẫu chuẩn Bước 5: Xác định mẫu có cường độ lên màu lớn 2.3.7 Một số thiết bị sử dụng nghiên cứu Các thiết bị sử dụng nghiên cứu hình 1, 2, Vol 58 - No (Oct 2022) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 89 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 B5 B6 160 200 22,13 21,11 Từ kết hình cho thấy khả hấp phụ thuốc nhuộm hoạt tính mẫu vải sau nhuộm cao vị trí bước sóng 600nm, nên giá trị cường độ lên màu K/S xét bước sóng 600nm Các kết thể bảng Hình Máy đo màu quang phổ Từ kết bảng 2, ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến cường độ lên màu K/S thể hình Hình Cân phân tích Hình Máy nhuộm liên tục Thermosol Hình Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến cường độ lên màu (K/S) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến cường độ lên màu Các mẫu vải sau chuẩn bị điều kiện thí nghiệm tiêu chuẩn, nhuộm với loại thuốc nhuộm 06 nồng độ thuốc nhuộm khác nồng độ muối kiềm điều kiện công nghệ (nhiệt độ, thời gian) theo phương pháp nhuộm liên tục pha, sau đó, mẫu vải đo màu máy đo màu quang phổ Xritex để xác định cường độ lên màu thơng qua giá trị K/S dải bước sóng hình 25 B1 B2 B3 B4 B5 B6 K/S 20 15 10 450 500 550 600 650 700 Wavelength (nm) Hình Mối quan hệ bước sóng cường độ lên màu (K/S) mẫu thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm Bảng Kết ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến cường độ lên màu K/S STT Khi tăng nồng độ thuốc nhuộm từ - 140g/l cường độ lên màu tăng mạnh từ 1,55 - 19,99 Khi tiếp tục tăng nồng độ thuốc nhuộm từ 140 - 160g/l hệ số K/S tăng nhẹ từ 19,99 - 22,13 (đồ thị ngang) Như vậy, nồng độ thuốc nhuộm 160g/l đạt bão hòa (nồng độ lựa chọn để tiếp tục nghiên cứu nội dung tiếp theo) Đây nồng độ thuốc nhuộm sử dụng tối ưu Nồng độ thuốc nhuộm sử dụng không nên cao nồng độ gây lãng phí thuốc nhuộm, hóa chất, nước, gây ô nhiễm môi trường nhưu ảnh hưởng đến giá thành chất lượng sản phẩm 3.2 Kết ảnh hưởng nồng độ muối đến cường độ lên màu 400 Từ bảng hình cho thấy: nồng độ thuốc nhuộm có ảnh hưởng đến cường độ lên màu Khi tăng nồng độ thuốc nhuộm cường độ lên màu mẫu vải sau nhuộm tăng Tuy nhiên, nồng độ thuốc nhuộm tăng cường độ lên màu khơng tăng đạt giá trị bão hịa, cụ thể: Mẫu thí nghiệm B1 B2 B3 B4 Nồng độ thuốc nhuộm (g/l) 20 60 140 Cường độ lên màu (K/S) 1,55 6,49 12,86 19,99 90 Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Tập 58 - Số (10/2022) Các mẫu vải sau chuẩn bị điều kiện thí nghiệm tiêu chuẩn, nhuộm với nồng độ thuốc nhuộm, nồng độ kiềm, điều kiện công nghệ (nhiệt độ, thời gian) thay đổi nồng độ muối theo phương pháp nhuộm liên tục pha, sau đó, mẫu vải đo màu máy đo màu quang phổ Xritex để xác định cường độ lên màu thông qua giá trị K/S dải bước sóng hình Từ hình cho thấy khả hấp phụ thuốc nhuộm hoạt tính mẫu vải sau nhuộm cao vị trí bước sóng 590nm, nên giá trị cường độ lên màu K/S xét bước sóng Các kết thể bảng Website: https://jst-haui.vn SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 20 15 K/S thuốc nhuộm, nồng độ muối điều kiện công nghệ (nhiệt độ, thời gian) thay đổi nồng độ kiềm (Na2CO3 NaOH) theo phương pháp nhuộm liên tục pha, sau đó, mẫu vải đo màu máy đo màu quang phổ Xritex để xác định cường độ lên màu thơng qua giá trị K/S dải bước sóng hình M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 10 20 15 450 500 550 600 650 700 K/S 400 C1 C2 C3 C4 C5 Wavelength (nm) 10 Hình Mối quan hệ bước sóng cường độ lên màu (K/S) mẫu thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ muối Na2SO4 Bảng Kết ảnh hưởng nồng độ muối đến cường độ lên màu K/S Mẫu thí nghiệm M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 Cường độ lên màu (K/S) 17,57 18,14 18,48 18,50 18,59 18,55 18,52 400 550 600 650 700 25 O1 O2 O3 O4 O5 20 15 10 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength (nm) Hình Mối quan hệ bước sóng cường độ lên màu (K/S) mẫu thí nghiệm thay đổi nồng độ kiềm NaOH Từ hình cho thấy: Các mẫu vải sau nhuộm có cường độ lên màu cao (K/S) vị trí bước sóng 590nm, vậy, giá trị K/S xét giá trị cường độ lên màu bước sóng λ = 590nm Từ hình cho thấy: cường độ lên màu đạt giá trị cao bước sóng 590nm, ta xét giá trị K/S bước sóng Kết ảnh hưởng nồng độ kiềm đến cường độ lên màu thuốc nhuộm thể bảng Bảng Kết ảnh hưởng nồng độ kiềm đến cường độ lên màu thuốc nhuộm STT Hình Ảnh hưởng nồng độ muối đến cường độ lên màu (K/S) 500 Hình Mối quan hệ bước sóng cường độ lên màu (K/S) mẫu thí nghiệm thay đổi nồng độ kiềm Na2CO3 Từ kết bảng 3, ảnh hưởng nồng độ muối đến cường độ lên màu (K/S) thể hình Từ kết bảng hình cho thấy: Khi tăng nồng độ kiềm Na2SO4 từ 150 - 270g/l, hệ số K/S tăng dần từ 17,57 đến 18.59, nhiên tiếp tục tăng nồng độ kiềm từ 270 - 300g/l cường độ lên màu giảm từ 18,59 xuống 18,52 Như vậy, nồng độ muối 270g/l cường độ lên màu đạt giá trị cao Tăng nồng độ muối qua mức bão hịa, cường độ lên màu khơng có thay đổi lớn Vai trò muối đơn cơng nghệ giảm điện tích âm bề mặt vải Do sử dụng muối lượng tối đa nên sử dụng khoảng từ 210 ÷ 270g/l tối ưu nhất, vừa đảm bảo khả lên màu tốt nhất, vừa tiết kiệm chi phí khơng lãng phí lượng muối thừa giảm gây nhiễm môi trường 450 Wavelength (nm) K/S STT Nồng độ muối Na2SO4 (g/l) 150 180 210 240 270 280 300 Mẫu thí nghiệm Nồng độ muối (g/l) Na2CO3 C1 C2 C3 C4 C5 Na2CO3 10 15 20 25 30 NaOH O1 O2 O3 O4 O5 NaOH 10 15 20 25 Cường độ lên màu (K/S) Na2CO3 NaOH 19,14 14,28 19,66 18,86 19,88 20,71 19,40 19,10 18,90 17,31 3.3 Kết ảnh hưởng nồng độ kiềm đến cường độ lên màu Từ kết bảng 4, ảnh hưởng nồng độ kiềm Na2CO3 đến cường độ lên màu thể hình 10 11 Các mẫu vải sau chuẩn bị điều kiện thí nghiệm tiêu chuẩn, nhuộm với nồng độ Từ bảng hình 10, ta thấy: Khi tăng nồng độ kiềm Na2CO3 từ 10 - 20g/l, hệ số K/S tăng dần từ 19,14 đến 19,88, Website: https://jst-haui.vn Vol 58 - No (Oct 2022) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 91 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 nhiên tiếp tục tăng nồng độ kiềm từ 20 - 30g/l cường độ lên màu giảm mạnh từ 19,88 xuống 18,90 Như vậy, nồng độ kiềm 20g/l cường độ lên màu đạt giá trị cao tối ưu Tăng nồng độ kiềm qua mức bão hịa, cường độ lên màu giảm mạnh Trong thí nghiệm trên, kiềm đóng vai trị tạo mơi trường kiềm, tạo liên kết cộng hòa trị thuốc nhuộm vải Khi nồng độ kiềm sử dụng cao xảy tượng bóc màu sau nhuộm làm giảm cường độ lên màu thuốc nhuộm Hình 10 Ảnh hưởng nồng độ kiềm Na2CO3 đến cường độ lên màu (K/S) Từ bảng hình 11 cho thấy: Khi tăng nồng độ kiềm NaOH từ - 15g/l, giá trị K/S tăng mạnh từ 14,28 đến 20,71, nhiên tiếp tục tăng nồng độ kiềm NaOH từ 15 25g/l cường độ lên màu mẫu vải giảm mạnh từ 20,71 xuống 17,31 Như vậy, nồng độ kiềm sử dụng 15g/l cường độ lên màu đạt giá trị cao Tăng nồng độ kiềm qua mức bão hòa, cường độ lên màu giảm mạnh Trong thí nghiệm trên, kiềm đóng vai trị tạo mơi trường kiềm, tạo liên kết cơng hóa trị thuốc nhuộm vải Khi nồng độ kiềm sử dụng cao xảy tượng bóc màu vải nhuộm làm cho cưởng độ màu vải nhuộm bị giảm Hình 11 Ảnh hưởng nồng độ kiềm NaOH đến cường độ lên màu (K/S) KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu thực nghiệm, qui trình cơng nghệ nhuộm vải bơng thuốc nhuộm hoạt tính Synozol Brilliant BlueR tối ưu với thông số bảng Bảng Bảng tổng hợp lựa chọn nồng độ chất tối ưu STT Pha Pha Hóa chất Nồng độ (g/l) Thuốc nhuộm Synozol Brilliant BlueR 140 Chất chống di tản Migrasol Sap 100 92 Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Tập 58 - Số (10/2022) Pha Muối Na2SO4 270 Kiềm Na2CO3 20 Kiềm NaOH 15 Giặt ALBI 20 Pha 1: Tiến hành ngấm ép mẫu vải dung dịch thuốc nhuộm chất chông di tản: - Mức ép: 80% tương ứng với lực ép 2kg lực/cm3 - Nhiệt độ sấy: 110oC 140 giây - Nhiệt độ gia nhiệt: 160oC 140 giây Pha 2: Ngấm ép kiềm muối với nồng độ không đổi gia nhiệt 102oC 60 giây Vải ngấm ép pha (thuốc nhuộm chất chống di tản thuốc nhuộm, mức ép 80%) → Sấy (110oC 140 giây) → Gia nhiệt (160oC 140 giây) → Vải ngấm ép pha (muối kiềm) → Gia nhiệt (102oC 60 giây) → Giặt lạnh → Giặt trung hịa (CH3COOH 1g/l) → Giặt nóng → Giặt xà phòng Albi 20 g/l 98oC 10 phút → Giặt lạnh Kết bước đầu gợi ý cho doanh nghiệp sản xuất vải tham khảo áp dụng vào thực tế sản xuất nhằm tiết kiệm hóa chất, thuốc nhuộm, chi phí, nhân cơng, giảm giá thành thành góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trường LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả xin trân trọng cảm ơn Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện tốt để nhóm tác giả thực nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J Suesat, 2008 The Influence of NaCl Concentration on the Build-Up Properties and Aggregation of Reactive Dyes Bangkok: Kasetsart J (Nat Sci.), vol 42 [2] A N M A Haque, 2014 Influence of Alkali and Temperature on Fixation and Color Coordinates in Dyeing with Different Reactive Dyes International Journal of Scientific & Technology Research, vol [3] Luu Thi Tho, Nguyen Thi Loc, Duong Thi Tuyet, 2018 Researching and surveying some factors influencing the dyeing process of Eriofast Reactive dyes used for dyeing polyamide fabrics Proceeding of the 5th National Conference on Mechanical Science & Technology, Science and Technics Publishing House, Hanoi [4] Luu Thi Tho, Pham Thi Minh Hue, Nguyen Nhu Tung, Pham Minh Hieu, Nguyen Thi Mai, Nguyen Trong Tuan, Nguyen Gia Linh, 2019 Research the effect of eriofast reactive dyestuff concentration for polyamide fabrics Journal of Science and Technology, Hanoi University of Industry, No 55, 95-99 AUTHORS INFORMATION Luu Thi Tho1, Nguyen Mai Anh1, Nguyen Thi Thom1, Nguyen Thi Hong Nhung1, Nguyen Trang Hoai Linh1, Do Thi Thuy1, Nguyen Van Hai1, Nguyen Thi Kim Thu2 Hanoi University of Industry Hanoi University of Science and Technology Website: https://jst-haui.vn ...2 Kết ảnh hưởng nồng độ muối đến cường độ lên màu 400 Từ bảng hình cho thấy: nồng độ thuốc nhuộm có ảnh hưởng đến cường độ lên màu Khi tăng nồng độ thuốc nhuộm cường độ lên màu mẫu vải sau nhuộ...g cường độ lên màu (K/S) mẫu thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm Bảng Kết ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến cường độ lên màu K/S STT Khi tăng nồng độ thuốc nhuộm từ - 140g/l cường độ lên mà... Tho công nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm hoạt tính Eriofast cho vải Polyamit, nhóm tác giả nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đến cường độ lên màu 03 loại thuốc nhuộm hoạt tính Eriofast