Cùng với lợi thế cạnh tranh lớn, nguồn lực tài chính vững mạnh, các sản phẩm của công ty hiện đang được xuất khẩu sang các thị trường khó tính nhất của thế giới như: Nhật Bản, khối EU,…
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-
ĐỖ TẤN THỊNH
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NHIỆT ĐỊNH HÌNH ĐẾN SỰ THAY ĐỔI ÁNH MÀU CỦA VẢI LEN TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN DỆT MAY LIÊN PHƯƠNG (LPTEX)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS CHU DIỆU HƯƠNG
HÀ NỘI - Năm 2018
Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204984101000000
Trang 2Đỗ Tấn Thịnh 1 Khóa 2016B
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và nội dung này chưa từng được tác giả khác công bố
Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2018
Người thực hiện
Đỗ Tấn Thịnh
Trang 3Đỗ Tấn Thịnh 2 Khóa 2016B
LỜI CÁM ƠN
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến:
Ban Giám hiệu Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau đại học, tập thể thầy cô Viện Dệt May, Da Giày & Thời Trang đã luôn tạo mọi điều kiện, giảng dạy và hướng dẫn khoa học cho tôi, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn
PGS.TS Chu Diệu Hương cô giáo kính yêu đã dành hết tâm huyết, tận tình truyền lửa, hướng dẫn khoa học xuyên suốt cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này
Bạn bè, đồng nghiệp, các anh chị em đã hết lòng giúp đỡ và hỗ trợ để luận văn đầy đủ và giảm bớt rất nhiều khó khăn trong công tác thí nghiệm
Xin chân thành cám ơn!
Hà Nội, ngày 26 tháng 10 năm 2018
Người thực hiện
Đỗ Tấn Thịnh
Trang 4Đỗ Tấn Thịnh 3 Khóa 2016B
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 5
MỞ ĐẦU 7
1 Tính cấp thiết của luận văn 7
2 Mục tiêu nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn 8
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 9
1.1 Nguồn gốc vải len 9
1.2 Cấu trúc và tính chất của len 12
1.3 Vật liệu thuốc nhuộm sử dụng trên vải len 14
1.4 Nguyên lý màu sắc 19
1.5 Đo lường màu sắc 27
1.6 Các công đoạn hoàn tất vải tại công ty cổ phần Dệt May Liên Phương 29 KẾT LUẬN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 30
Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
2.1 Đối tượng nghiên cứu 31
2.2 Nội dung nghiên cứu 32
2.3 Phương pháp nghiên cứu 34
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 42
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 43
3.1 Kết quả khảo sát sự thay đổi ánh màu 43
3.2 Ảnh hưởng của độ ẩm đến sự thay đổi ánh màu của vật liệu 47
3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi ánh màu của vật liệu 55
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 63
KẾT LUẬN LUẬN VĂN 64
CÁC HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
PHỤ LỤC 67
Trang 5Đỗ Tấn Thịnh 4 Khóa 2016B
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1 Người phụ nữ và người đàn ông đang xén lông cừu, khoảng năm 1416
(tranh của Tres Riches Heures, tại bảo tàng Cluny Museum, Paris) 9
Hình 1.2 Arkesilas, người cai trị Cyrene ở Bắc Phi, giám sát những người khuân vác các kiện len (bình Spartan, năm 500 trước công nguyên) 10
Hình 1.3: Phân tử keratin ở trạng thái xoắn (alpha-keratin) và thẳng (beta-keratin) 13
Hình 1.4 Mô hình xơ len 14
Hình 1.5 Dạng chất màu monosulphonat 14
Hình 1.6 Dạng chất màu disulphonat 15
Hình 1.7 Dạng chất màu trisulphonat 15
Hình 1.8 Các liên kết π trong phân tử thuốc nhuộm 23
Hình 1.9 Phản ứng thay đổi màu sắc từ para-nitrophenol hay alizarin 25
Hình 1.10 Phản ứng giữa alizarin màu đỏ và NaOH tạo thành phân tử màu tím 25
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ quy trình hoàn tất cho vải dệt thoi 100% lông cừu 31
Sơ đồ 2.2: Trình tự các bước thực hiện thí nghiệm 33
Hình 2.1 Mối tương quan giữa độ ẩm và khối lượng lông cừu cho thảm lót 35
Hình 2.2 Bếp hồng ngoại, nhiệt độ tối đa 550oC 39
Hình 2.3 Cân điện tử được sử dụng trong thí nghiệm của hãng Mettler Toledo 39
Hình 2.4 Máy đo màu quang phổ của hãng X-Rite 39
Hình 2.5 Cơ cấu đo màu theo nguyên tắc 0º/45º (hoặc 45º/0º) 40
Hình 2.6 Cơ cấu đo màu theo nguyên tắc khối cầu 40
Hình 2.7 Cơ cấu đo màu theo nguyên tắc đa góc 41
Trang 6Đỗ Tấn Thịnh 5 Khóa 2016B
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Sản lượng xơ len trong năm 2008 11
Bảng 1.2 Sự liên hệ giữa bước sóng hấp thu và màu sắc của vật hấp thu 21
Bảng 1.3 Bảng sự chuyển màu do ảnh hưởng nối đối liên hợp 24
Bảng 1.4 Ví dụ sự chuyển màu do ảnh hưởng nhóm thế 24
Bảng 1.5 Phức màu khác nhau với Alizarin 26
Bảng 1.6 Sự chuyển màu do ảnh hưởng của các nguyên tử khác ngoài cacbon 26
Bảng 1.7 Bảng tiêu chuẩn đánh giá cấp độ đều màu và lệch màu 28
Bảng 1.8 Danh mục các thiết bị tại nhà máy hoàn tất 29
Bảng 2.1 Danh mục thiết bị sử dụng trong luận văn 38
Bảng 3.1 Độ ẩm tương đối trên vật liệu theo độ ẩm tương đối môi trường 43
Bảng 3.2 Thông số ánh màu vật liệu trên mẫu gốc 43
Bảng 3.3 Kết quả định lượng màu sắc từ 12 mẫu trước khi tiến hành thí nghiệm 44
Bảng 3.4 Kết quả định lượng màu sắc từ 12 mẫu sau khi tiến hành thí nghiệm 45
Bảng 3.5 Chênh lệch ánh màu trước và sau khi tiến hành xử lý nhiệt 46
Bảng 3.6 Chênh lệch ánh màu trên trục sáng – tối L* trước và sau khi tiến hành xử lý nhiệt 47
Biểu đồ 3.1 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục sáng – tối L* theo độ ẩm tương đối của vật liệu tại nhiệt độ (a) 100oC (b) 130oC (c) 150oC 48
Biểu đồ 3.2 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục sáng- tối L* của các mẫu vật liệu ở khi thay đổi độ ẩm 49
Bảng 3.7 Chênh lệch ánh màu trên trục lục – đỏ a* trước và sau khi tiến hành xử lý nhiệt 50
Biểu đồ 3.3 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lục – đỏ a* theo độ ẩm tương đối của vật liệu tại nhiệt độ (a) 100oC (b) 130oC (c) 150oC 51
Biểu đồ 3.4 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lục – đỏ a* của các mẫu vật liệu ở khi thay đổi độ ẩm 52
Bảng 3.8 Chênh lệch ánh màu trên trục lam – vàng b* trước và sau khi tiến hành xử lý nhiệt 53
Trang 7Đỗ Tấn Thịnh 6 Khóa 2016B
Biểu đồ 3.5 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lam – vàng b* theo độ ẩm tương đối của vật liệu tại nhiệt độ (a) 100oC (b) 130oC (c) 150oC 54Biểu đồ 3.6 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lam – vàng b* của các mẫu vật liệu ở khi thay đổi độ ẩm 54Bảng 3.9 Chênh lệch ánh màu trên trục sáng – tối L* trước và sau khi tiến hành xử
lý nhiệt 55Biểu đồ 3.7 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục sáng – tối L* theo độ ẩm tương đối của vật liệu tại nhiệt độ (a) 10% (b) 15% (c) 20% (d) 25% 56Biểu đồ 3.8 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục sáng- tối L* của các mẫu vật liệu ở khi thay đổi nhiệt độ 57Bảng 3.10 Chênh lệch ánh màu trên trục lục – đỏ a* trước và sau khi tiến hành xử
lý nhiệt 57Biểu đồ 3.9 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lục – đỏ a* theo độ ẩm tương đối của vật liệu tại nhiệt độ (a) 10% (b) 15% (c) 20% (d) 25% 59Biểu đồ 3.10 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lục – đỏ a* của các mẫu vật liệu ở khi thay đổi độ ẩm 59Bảng 3.11 Chênh lệch ánh màu trên trục lam – vàng b* trước và sau khi tiến hành
xử lý nhiệt 60Biểu đồ 3.11 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lam – vàng b* theo độ ẩm tương đối của vật liệu tại nhiệt độ (a) 10% (b) 15% (c) 20% (d) 25% 61Biểu đồ 3.12 Chênh lệch thông số ánh màu trên trục lam - vàng b* của các mẫu vật liệu ở khi thay đổi độ ẩm 61
Trang 8Đỗ Tấn Thịnh 7 Khóa 2016B
MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của luận văn
Việt Nam hiện đang là một nước phát triển mạnh về kinh tế đặc biệt là trong ngành dệt may Mặc dù không có thể mạnh về nguyên liệu thô, tuy nhiên, do lợi thế
về năng lực lao động, trình độ chuyên môn,… Ngành dệt may của Việt Nam luôn được xem là một trong các ngành mũi nhọn của cả nước Theo đà phát triển đó, từ kéo sợi cho đến thời trang, ngành dệt may luôn tìm kiếm và phát triển những mặt hàng mới, đáp ứng nhu cầu của thị trường Một trong số đó, vải len luôn là đề tài mới mẻ và hấp dẫn khi được nói đến
Khí hậu Việt Nam không phù hợp để chăn nuôi cừu, nguồn nguyên liệu chính của vải len Nhưng điều đó không khiến cho ngành dệt – nhuộm – may vải len không phát triển Ngược lại, các sản phẩm từ len luôn được xem là một sản phẩm có giá trị cao, không chỉ xuất khẩu đi nước ngoài, nguồn tiêu thụ trong nước cũng đang dần phát triển và được nhiều người chào đón
Công ty cổ phần Dệt May Liên Phương là một trong những công ty tiên phong trong việc nghiên cứu và tạo ra các sản phẩm vải len lông cừu 100% của cả nước Cùng với lợi thế cạnh tranh lớn, nguồn lực tài chính vững mạnh, các sản phẩm của công ty hiện đang được xuất khẩu sang các thị trường khó tính nhất của thế giới như: Nhật Bản, khối EU,… Mặc dù phải đối mặt với rất nhiều khó khăn trong kỹ thuật, chất lượng vải len của công ty không ngừng đi lên và dần hoàn thiện, trở thành một mặt hàng mang lại giá trị gia tăng lớn, góp phần hoàn thiện ngành dệt may của cả nước Vì vậy học viên chọn đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số công nghệ trong quá trình xử lý nhiệt định hình đến sự thay đổi ánh màu của vải len tại Công ty Cổ Phần Dệt May Liên Phương”
Đề tài này cũng là một phần nằm trong chiến lược phát triển của công ty, nhằm tìm ra giải pháp khắc phục hiện tượng thay đổi ánh màu trong khâu xử lý hoàn tất Đề tài sẽ khảo sát một số thông số ảnh hưởng đến ánh màu nhằm đưa ra
Trang 9Đỗ Tấn Thịnh 8 Khóa 2016B
những hướng giải quyết vấn đề, đồng thời cũng bổ sung vào thư viện của công ty và được xem như một tài liệu tham khảo liên quan đến quá trình xử lý hoàn tất
2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu, ý nghĩa khoa học thực tiễn
Để làm rõ những nhiệm vụ cấp thiết trên mục tiêu của luận văn đặt ra là:
- Có được ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm dẫn đến thay đổi ánh màu của vải len
- Đưa ra được những dự đoán cho việc thay đổi ánh màu trong quá trình hoàn tất vải
Để đạt được mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu của luận văn gồm có:
- Khảo sát trên các phương án hoàn tất khả thi cho vải 100% lông cừu
- Phân tích ánh màu bằng các máy phân tích màu hiện đại nhằm đưa ra nguyên lý thay đổi màu sắc trên vải len
- Đánh giá sự thay đổi ánh màu trên vật liệu
Kết quả thực tiễn của luận văn đạt được là xác định quy trình tối ưu để hoàn tất vải len Cải thiện những nhược điểm hoàn tất ảnh hưởng đến ánh màu ban đầu của vải Như vậy tính khả thi của luận văn là sử dụng các máy móc thiết bị có sẵn ở nhà máy để hoàn tất chống thay đổi ánh màu, giảm thiểu được các vấn đề phát sinh
do việc thay đổi ánh màu, tăng doanh thu của công ty
Trang 10Đỗ Tấn Thịnh 9 Khóa 2016B
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1 Nguồn gốc vải len
Cho đến khoảng 10.000 năm trước công nguyên, những người ở phía Tây Á bắt đầu thuần hóa cừu và chăm sóc cho chúng, để cho chúng lúc nào cũng mập mạp Tại thời điểm này họ bắt đầu sử dụng các sản phẩm từ sữa của chúng, uống hay làm phô mát Khi giết những con cừu, dĩ nhiên da của chúng sẽ được mang đi thuộc, và
có thể lông của chúng sẽ được giữ để giữ ấm, nhưng vẫn chưa có len mà chúng ta biết
Hình 1.1 Người phụ nữ và người đàn ông đang xén lông cừu, khoảng năm 1416 (tranh của Tres Riches Heures, tại bảo tàng Cluny Museum, Paris)
Một thời gian không quá muộn sau đó con người cũng bắt đầu làm quần áo, thay vì chỉ mặc da thú Vì họ có nhiều da cừu, một trong những sợi họ sử dụng là lông cừu Họ nhận thấy rằng mặc dù không có lông cừu nào thực sự tốt cho việc kéo sợi, vì nó quá dày và giòn, một số lông từ phần bụng, mặt dưới của con cừu, tốt hơn phần còn lại Và mọi người bắt đầu lai tạo những con cừu có bộ lông đẹp nhất với nhau, cố gắng để có được bộ lông có thể kéo sợi Phải mất hàng ngàn năm, nhiều
Trang 11Vào khoảng năm 1800 trước công nguyên, nền văn minh Babylon đã rất nổi tiếng về len Người ta đã phân biệt con những cừu nào dùng để thịt và những con cừu nào sẽ được dùng để lấy len Và cũng từ thời gian này, chất lượng lông cừu cũng đã được phân cấp từ len cừu núi, len chất lượng trung bình và len chất lượng cao
Hình 1.2 Arkesilas, người cai trị Cyrene ở Bắc Phi, giám sát những người khuân
vác các kiện len (bình Spartan, năm 500 trước công nguyên)
Trung tâm chính của sản xuất len trong thời cổ đại là Trung Á Những người
du mục chăn cừu Scythia làm len thành chăn mền, ủng Người Scythia và người Sogdian, cũng như người Thổ Nhĩ Kỳ thời Trung cổ và người Mông Cổ, cũng nhồi len vào quần áo, mũ dệt kim và tạo thảm len thắt nút cho sàn nhà của họ Họ bán
Trang 12Bảng 1.1 Sản lượng xơ len trong năm 2008 [2]
Quốc Gia Sản Lượng (tấn)
Trang 13Đỗ Tấn Thịnh 12 Khóa 2016B
Trước đây, lông từ giống cừu hoang dã bao gồm ba lớp chính: lớp lông ngắn, lớp lót và lớp lông dài Tuy nhiên ngày nay, các giống cừu hiện đại đã mất đi đặc tính này, thay vào đó là chất lượng sợi len và những đặc tính phong phú khác Hiện tại, chất lượng lông cừu được phân ra thành nhiều nhóm đối tượng khác nhau Tuy nhiên, đặc trưng độ hiếm có, độ mảnh của xơ, độ dài xơ, màu sắc và tính chất của xơ sẽ quyết định xơ nào sẽ là xơ có chất lượng cao nhất Một số xơ có chất lượng rất cao và thuộc hàng xa xỉ phẩm như xơ len cashmere, pashmina,… một số
xơ có chất lượng cao trải dài đến trung tính và rất nổi tiếng chẳng hạn như xơ len merino [2]
1.2 Cấu trúc và tính chất của len [2]
Cấu tạo của protein chủ yến trong xơ len là keratin, chúng chứa hơn 17 loại acid amin khác nhau với thành phần tính theo khối lượng thay đổi theo từng giống len
Phân tử keratin của len có hai dạng cấu trúc tinh thể khác nhau Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X người ta thấy ở điều kiện bình thường, keratin của len có dạng xoắn ốc alpha-keratin với các liên kết hydrogen theo hướng dọc trục Khi xơ bị kéo căng trong nước có thể giãn đến 50% hay trong hơi hước đạt đến 100% thì chúng dần chuyển qua cấu trúc beta-keratin, các liên kết hydrogen chuyển theo hướng ngang qua giống như trong fibroin của tơ tằm Điều này cho thấy sợi len có tính co giãn đàn hồi cao nhất so với các loại xơ protein khác, nhất là khi độ ẩm tăng Mặt khác, lúc không có lực căng và với các điều kiện xử lý thích hợp (nhiệt, ẩm, gấp, cuộn …) chiều dài sợi len mau hồi phục và có thể rút ngắn so với kích thước ban đầu hơn 30%, cấu trúc của keratin lại quay trở về dạng xoắn lò xo Nhờ đặc tính này
mà vải len ít nhàu và phục hồi nếp nhăn tốt, một số mặt hàng vải khi giặt giũ xong không cần phải là, ủi
Trang 14Đỗ Tấn Thịnh 13 Khóa 2016B
Hình 1.3 Phân tử keratin ở trạng thái xoắn (alpha-keratin) và thẳng (beta-keratin)
Xơ len ngắn, là lông của nhiều loại động vật khác nhau, thể hiện bởi một sợi protein đa bào, hình dạng thon từ chân đến ngọn, chiều dài xơ từ 4-200 mm và có đường kính từ 10-40 micromet Mô hình cấu trúc của xơ len được mô tả ở hình 1.4 Thành phần cấu tạo của xơ len gồm lớp biểu bì dạng vẩy, lõi xơ hay gọi là cortex và lớp màng tế bào bao quanh các tế bào của biểu bì và cortex
Khảo sát bằng kính hiển vi, trên bề mặt xơ là các vẩy chồng khít lên nhau xuôi chiều từ gốc đến ngọn Ở len mịn, lớp vẩy chiếm 10% xơ Trong quá trình cọ xát trên sợi, các vẩy này tạo nên hiệu ứng làm xơ dịch chuyển định hướng Đây là nguyên nhân gây nên hiện tượng co và tạo nỉ của các mặt hàng len trong khi giặt Những nghiên cứu gần đây cho thấy, hình dạng vẩy, số vẩy trên một đơn vị chiều dài trùng cùng với đường kính xơ cho phép xác định được đó là lông của con vật nào, đây là đặc tính nhận dạng quan trọng giống như vân tay của con người Do đó, người ta đã chế tạo các dụng cụ đo tần số vẩy nằm trên mỗi sợi lông nhằm phân loại
Trang 15Đỗ Tấn Thịnh 14 Khóa 2016B
chính xác xơ động vật trong mặt hàng len, đặc biệt đối với các mặt hàng đợc dán nhãn là len cashmere
Hình 1.4 Mô hình xơ len
1.3 Vật liệu thuốc nhuộm sử dụng trên vải len [3]
Thuốc nhuộm hay sử dụng trong vải len là thuốc nhuộm acid có công thức cấu tạo chủ yếu là muối kiềm của acid sulphonic và/hoặc cacboxylic (có chứa SO3H, COOH hoặc nhóm OH)
Hình 1.5 Dạng chất màu monosulphonat
Trang 16Thuốc nhuộm acid được tận trích trực tiếp từ máng nhuộm trung tính đến acid mạnh Bổ sung acid làm tăng tận trích, bổ sung muối làm chậm tốc độ tận trích (điều chỉnh đều màu) Khi nhuộm được thực hiện đúng, sự tận trích máng nhuộm thường được triệt để (dung dịch nhuộm trong)
Phải chú ý đến lựa chọn thuốc nhuộm, ví dụ với hỗn hợp pha len/poly amit, thuốc nhuộm acid monosulphonate là phù hợp nhất (mức bão hòa cao hơn, nhuộm sâu hơn, lên màu tương đương cả hai sợi), trong khi thuốc nhuộm acid disulphonate thiên về tận trích cho xơ phụ thuộc vào độ acid của máng nhuộm (len có năng lượng
Trang 17Đỗ Tấn Thịnh 16 Khóa 2016B
liên kết acid cao hơn so với polyamit) Vì sự kết hợp thuốc nhuộm acid mono và disulphonat, không nên sử dụng nhuộm màu trơn cho len pha polyamit Vì chất màu monosulphonat được polyamit ưu tiên hấp thụ và thuốc nhuộm disulphonat bị thay thế (hiệu ứng che chắn), do đó tăng sự tận trích lên thành phần len Hiệu ứng này gây ra khác ánh màu trên hai thành phần
Trong ứng dụng thực tế, không có sự phân biệt kỹ thuật giữa chất màu hai, ba hay đa nhóm chức Việc áp dụng các thuốc nhuộm acid disulphonate trong nhuộm len cũng có thể được mở rộng bằng việc sử dụng thuốc nhuộm trisulphonate theo ái lực của chúng Lượng chất trợ cần thiết (để ngăn chặn đốm màu) thường khác nhau đối với chất màu hai và bao nhóm chức Vật liệu poilyamit có khả năng nhuộm polyamit, thuốc nhuộm acid hai và ba nhóm chức thường được đề nghị
Những tính chất được đặc trưng bởi các cấu trúc hóa học chất màu là điều kiện tiên quyết cho phân loại, ví dụ như:
Mức độ sulphon hóa
Độ bền bên tử chất màu
Cấu trúc hóa học
Khối lượng phân tử
Điều kiện thử nghiệm như liệt kê dưới đây phải được duy trì chính xác:
Độ sâu nhuộm
pH dung dịch chất màu
Thời gian và nhiệt độ nhuộm
Vật liệu nhuộm và tiền xử lý của nó
Nhiều công trình thử nghiệm cho thất thuốc nhuộm monosulphonat tỏ ra có ái lực cao, hiệu suất tận trích tính di chuyển tốt và đều màu tốt, nhất là xét sự khác biệt gốc-ngọn trong nhuộm len Ngược lại, loại thuốc nhuộm disulphonat có khả năng di chuyển kém, độ đều màu thấp nhưng độ bền màu cao Mọi thuốc nhuộm, với sự giảm ái lực và khả năng di chuyển, khả năng đều màu giảm đi (tăng độ tận trích
Trang 18Đỗ Tấn Thịnh 17 Khóa 2016B
chọn lọc) Với những thuốc nhuộm này, thường cần phương pháp nhuộm đặc biệt
để đạt được đều màu tốt
Nhờ tính tương hợp tốt, khi chất màu được cấp trong hệ phối ghép kết hợp nhuộm đều màu không phân biệt số lượng của nó trong công thức, khi chúng không ảnh hưởng lẫn nhau Do đó, thuốc nhuộm có tính nhuộm gần nhau, tức là phù hợp trong phối ghép và độ bền ướt tương tự
Thuốc nhuộm acid là thuốc nhuộm quan trọng đối với các xơ protein tự nhiên (len, tơ tằm) cũng như xơ tổng hợp khác (polyamit) và thậm chí ở mức độ nào đó, cho cả xơ cellulose
Nhuộm len (mảnh vải, sợi và các mẫu thời trang), ví dụ xơ làm thảm, vải, băng, y phục nam giới rẻ tiền và vải (trang phục) phụ nữ nhẹ; giẻ lau; chăn, vải bọc
và trang trí nội thất, cờ, vải lông, nỉ; hàng dệt kim và mũ
Nhuộm tơ tằm (guồng sợi, tấm vải và mẫu thời trang)
Nhuộm xơ pha trộn, ví dụ với xơ cellulose
Thuốc nhuộm acid được sử dụng cho nhuộm màu sáng và rẻ tiền trên đay, cho màu sáng trên xơ dừa, gai dầu, dứa; xơ libe; lông ngựa dùng để lót trám, bàn chải; giấy
Các hành vi nhuộm thuốc nhuộm acid trên len có thể được mô tả như sau:
Di trú: tính chất của chất màu mà phụ thuốc vào tỷ lệ hấp thu khuếch tán và giải hấp
Độ bắt màu (Build – up): yếu tố được xác định bở ái lục của chất màu với xơ trong điều kiện pH cụ thể Thêm nữa, tính chất chất màu có tầm quan trọng quyết định trong ứng dụng thực tế có thể được bắt nguồn từ hai yếu tố trên, ví dụ: tính tương hợp chất màu và độ bền ướt
Tính tương hợp: Tính tương hợp tốt tồn tại khi thuốc nhuộm cụ thể được lựa chọn với điều kiện tận trích và chuyển tông Hành vi này phụ thuộc vào ái lực của
Trang 19Thuốc nhuộm acid tỏ ra khác biệt lớn về ái lực với xơ len Độ pH bắt đầu của máng nhuộm trong dãy pH 1,8 – 6 tùy thuộc vào ái lực của thuốc nhuộm sử dụng
Độ acid khởi tạo không chỉ phụ thuộc vào đặc điểm ái lực chất màu mà còn được xác định bởi các yếu tố khác theo thời gian
Với tính acid cao, quá trình nhuộm không thực sự tiến hành nhanh chóng trước khi cation ammoni có mặt Tuy nhiên liên kết điện của chất màu tận trích từ máng nhuộm acid mạnh không phải là đặc biệt ổn định tức là muối của chất màu có thể được chia nhỏ thủy phân trong quá trình nhuộm nghĩa là sự hấp thu chất màu không đều được làm đều lại thông qua chuyển đổi thuốc nhuộm Vì lý do này, thuốc nhuộm được tận trích từ máng nhuộm acid mạnh còn được gọi là thuốc nhuộm acid đều màu Thuốc nhuộm acid tận trích từ máng nhuộm có tính acid yếu vì liên kết mạnh của nó với xơ len, cần được chăm sóc kỹ hơn khi nhuộm Thuốc nhuộm như vậy thường được gọi là thuốc nhuộm acid milling Chúng được ứng dụng cho vải dệt kim và dệt kim đan dọc màu đậm, đồ bơi, đồ phụ nữ,…
Chất màu acid tận trích trong điều kiện acid mạnh được sử dụng khi: Cần xử
lý êm dịu xơ len, quá tình nhuộm nên càng ngắn càng tốt và sử dụng khi cần đều màu hoặc màu sâu Tuy nhiên, chúng chỉ có thể được sử dụng với điều kiện là độ bền ướt đủ đáp ứng yêu cầu sử dụng cuối cùng
Ứng dụng bao gồm nhuộm vải dệt dệt kim đan ngang và vải dệt kim đan dọc màu nhạt đến trung bình cũng như các loại vải bọc nệm,… sử dụng chính cho nhuộm len dễ vón nỉ Chúng cũng rất quan trọng trong nhuộm sợi, đặc biệt thích hợp nhuộm búp sợi nơi cần đảm bảo nhuộm sâu và toàn búp Sodium sulphate thúc
Trang 20Đỗ Tấn Thịnh 19 Khóa 2016B
đẩy đều màu bằng cách giảm lực ảnh hưởng giữa xơ len và anion chất màu, giữ chất màu trong dung dịch lâu hơn do chậm tận trích vào xơ
1.4 Nguyên lý màu sắc
Khi ánh sáng trắng chiếu vào một vật thể tán xạ hoàn toàn thì mắt thấy vật thể
ấy màu trắng Ngược lại, nếu toàn bộ các tia đập lên vật bị hấp thu hết thì vật ấy có màu đen Còn đối với những vật thể hấp thu một số những tia đơn sắc đập vào và tán xạ những tia còn lại thì mắt thấy có màu Như vậy, màu sắc là kết quả của sự hấp thu chọn lọc những miền xác định trong phổ liên tục của ánh sáng trắng đập vào Ví dụ: nếu một vật thể hấp thu các tia đỏ thì màu của vật thể này được tạo thành do sự phối hợp các tia còn lại trong ánh sáng trắng (thiếu màu đỏ) tức là màu lục Ngược lại, nếu vật thể hấp thu các vật thể tán xạ tất cả các tia trông thấy nên nó vẫn có màu trắng Có nhiều trường hợp vật thể không hấp thu tia nào của phổ trông thấy, nhưng hấp thu các tia hồng ngoại hoặc tử ngoại của phổ, như vậy vật thể tán
xạ tất cả các tia trông thấy nên nó vẫn có màu trắng [4] Theo thuyết điện tử cổ điển, ánh sáng là sự chuyển động sóng có năng lượng thay đổi tỷ lệ với cường độ bức xạ
và không phụ thuộc vào tần số Nghiên cứu hiệu ứng quang điện, A.Einstein cho rằng về một số tính chất thì ánh sáng giống với một dòng hạt hơn và ông gọi đó là hạt photon Như thế các lượng tử của Planck cũng là các photon của Einstein và là phần tử bé nhất của năng lượng bức xạ Năng lượng này phụ thuộc vào tần số và được xác định bởi công thức:
E = h v = h.c
λ (1.1) Trong đó:
- E là năng lượng lượng tử (erg/mol)
- v là tần số dao động (cm-1)
- λ là bước sóng ánh sáng
- h = 6,625.10-27 erg/s – hằng số Planck
- c = 3.108 m/s – vận tốc ánh sáng
Trang 21Đỗ Tấn Thịnh 20 Khóa 2016B
Ánh sáng lan truyền như một chuyển động sóng nhưng các nguyên tử vật chất lại hấp thu nó như dạng hạt Năng lượng được nguyên tử hấp thu nhưng cũng tăng không phải từ từ mà từng phần, nghĩa là một cách nhảy vọt và trạng thái năng lượng bao gồm các giá trị gián đoạn, hay nói một cách khác là bị lượng tử hóa Sự hấp thu một lượng tử ánh sáng có năng lượng hv bằng hiệu số giữa Es1-Es0 dẫn đến việc chuyển một điện tử của vật thể hấp thu lên mức S1 Nếu năng lượng hấp thu bằng Es2-Es0 thì điện tử sẽ chuyển lên mức S2.Trạng thái S0 có spin tổng cộng là (+1/2) + (-1/2) = 0 được gọi là trạng thái singlet S0 Khi kích thích điện tử chuyển sang trạng thái khác, nhưng spin vẫn không đổi, spin tổng cộng cũng bằng 0, điện tử ở trạng thái S*0 Nhưng nếu khi kích thích điện tử chuyển sang trạng thái khác mà giá trị spin của nó thay đổi, khi đó spin tổng cộng bằng đơn vị (+1/2) + (+1/2) = 1 hay (-1/2) - (-1/2) = 1, trạng thái này được là triplet T*
Trạng thái T* có năng lượng thấp hơn so với trạng thái kích thích S* Sau một thời gian điện tử cho năng lượng tự chuyển từ mức kích thích singlet sang mức triplet và thường kèm theo những hiệu ứng màu sắc sặc sỡ Đó là hiện tượng lân quang, phát quang, huỳnh quang Chính quá trình này quyết định sự phát sáng của các chất khác nhau trong tối
Như vậy, lượng tử ánh sáng tác động lên các điện tử của phân tử, chuyển các điện tử này sang trạng thái khác Màu sắc của các chất là do hiện tượng hấp thụ chọn lọc bức xạ điện từ Tuy nhiên màu chỉ xuất hiện khi sự hấp thụ chọn lọc xảy ra trong lĩnh vực phổ thấy được, tức là trong khoảng 400÷750 nm Nếu một chất hấp thụ hoàn toàn dải bước sóng này, sẽ có màu đen; ngược lại, nếu một chất phản xạ hoàn toàn ánh sáng thuộc dải song này sẽ có màu trắng Trong trường hợp một chất hấp thụ chọn lọc một dải có độ dài sóng xác định trong vùng này, nó sẽ có màu Màu hấp thụ và màu thấy được khác nhau, chúng được gọi là 2 màu phụ nhau [5]
Trang 22Đỗ Tấn Thịnh 21 Khóa 2016B
Bảng 1.2 Sự liên hệ giữa bước sóng hấp thu và màu sắc của vật hấp thu
Bước sóng của dãy hấp thu
(nm) Màu của ánh sáng hấp thu Màu của chất
Theo thuyết điện tử, để phân tử hợp chất hữu cơ có màu sâu thì phân tử của nó phải có cấu tạo phẳng, nhờ vậy sự tương tác của các điện tử không bị cản trở Bất
kỳ yếu tố nào phá vỡ yêu cầu này cũng làm ảnh hưởng đến màu của hợp chất Nếu như cấu tạo phẳng của phân tử chưa bị phá vỡ hoàn toàn thì tác dụng tương hỗ giữa các điện tử chưa bị mất hẳn mà chỉ gây ra sự gián cách từng phần của mạch liên hợp
ở hai phía kể từ vị trí phá hủy trục song song của đám mây điện tử Điều này làm cho hợp chất hấp thụ các tia sáng có bước sóng ngắn hơn và màu sẽ nhạt đi Năng lượng E của ánh sáng đập vào một vật phụ thuộc vào độ dài sóng λ của lượng tử theo công thức (1.1) Như vậy năng lượng cần thiết để kích thích một phân tử là:
Trang 23Đỗ Tấn Thịnh 22 Khóa 2016B
E = h= () (1.2) Trong nguyên tử, các điện tử bên trong được liên kết chặt chẽ Để kích thích các điện tử này cần phải có các tia rơnghen cùng có năng lượng 103-106 Kcal/mol
Do đó, năng lượng của ánh sáng nhìn thấy được 110-69 Kcal/mol quá nhỏ không thể gây ra tác động rõ rệt đến những điện tử này Các điện tử hóa trị tham gia vào liên kết hóa học dễ thay đổi trạng thái hơn Liên kết cộng hóa trị σ là kiểu liên kết bền Để phá vỡ liên kết này phải dùng trên 595 Kcal/mol, còn để kích thích thì cần một năng lượng 181 Kcal/mol tương ứng với sự hấp thu một bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 200 nm, nghĩa là trong miền tử ngoại
Dưới tác dụng của ánh sáng do nhận thêm năng lượng dưới dạng quang năng, điện tử linh động có mức năng lượng cao nhất sẽ chuyển lên mức năng lượng cao hơn và khi đó phân tử từ trạng thái cơ bản chuyển sang trạng thái kích thích, sai biệt giữa hai mức năng lượng này sẽ cho phép xác định được λ của ánh sáng hấp thu Theo sơ đồ năng lượng trên thấy thông thường sự tạo màu là do sự chuyển dịch điện
tử n → π* hoặc π → π* Điện tử π càng linh động, sự chuyển dịch điện π từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích càng dễ dàng, hiệu số ∆E giữa hai trạng thái
cơ bản và kích thích giảm xuống
Như vậy, tất cả những biến đổi cấu trúc nào mà không phá vỡ cấu tạo phẳng của phân tử và thúc đẩy sự chuyển dịch hệ điện tử π của phân tử thì gây ra sự phân cực của phân tử làm cho phân tử dễ chuyển sang trạng thái kích thích dưới tác dụng của các lượng tử ánh sáng vùng khả kiến, nghĩa là tạo điều kiện cho sự xuất hiện màu
Trong các hợp chất hữu cơ thường gặp hai loại liên kết cơ bản: liên kết đơn và liên kết đôi Để kích động các điện tử trong mối liên kết đơn cần có một năng lượng lớn, tương ứng với năng lượng của các tia sóng ngắn nên những hợp chất chỉ chứa một loại liên kết nối đơn thường không có màu Ngược lại, các điện tử vòng ngoài của mối liên kết nối đôi do liên kết với nhân yếu, chúng linh động, nên chỉ cần một năng lượng nhỏ cũng đủ kích động, nên chúng có khả năng hấp thụ các tia sáng có
Trang 24Đỗ Tấn Thịnh 23 Khóa 2016B
bước sóng lớn hơn trong miền thấy được của quang phổ và chúng có màu Màu phát sinh là do tương tác của các lượng tử ánh sáng với các điện tử trong các phân tử của chất Đối với các hợp chất hữu cơ, sự xuất hiện màu không phải do các điện tử của những nguyên tử riêng biệt mà do hệ điện tử trong toàn bộ phân tử Độ linh động của hệ này, khả năng dễ dàng thay đổi trạng thái của nó dưới tác động của các lượng tử ánh sáng quyết định sự hấp thu chọn lọc các sóng ánh sáng vùng khả kiến
Do đó các hợp chất màu thường có chứa trong phân tử hệ liên kết π liên hợp:
Hình 1.8 Các liên kết π trong phân tử thuốc nhuộm
Kéo dài mạch của các nối đôi liên hợp chuyển từ không màu hay màu nhạt đến màu sẫm Sự hấp thụ chọn lọc xảy ra khi trong phân tử chứa hệ liên hợp đủ mở rộng Để chất có màu sắc đậm, phân tử của chất đó phải chứa một số lớn các nhóm không no, được gọi là “nhóm mang màu” (C=C; C=N; N=N; N=O; vòng benzen… , tất cả liên hợp được với nhau Đồng thời, để màu sắc được đậm đà, phân tử các chất
đó thường phải chứa các “nhóm trợ màu”, chẳng hạn như OH, NH2…chứa đôi điện
tử tự do cũng tham gia vào hệ liên hợp Các nhóm này còn đóng vai trò tác nhân liên kết với bề mặt vải sợi [5]
Các phân tử của hợp chất hữu cơ khi ở trạng thái kích động luôn luôn khác với trạng thái bình thường của chúng Khi hấp thụ năng lượng của các tia sáng thì sự phân bố mật độ điện tử vòng ngoài của chúng sẽ thay đổi, mật độ điện tử sẽ tăng lên hoặc giảm đi ở những vị trí nhất định của phân tử Trong phân tử sẽ có những vị trí tích điện dương và những vị trí tích điện âm, nói khác đi ánh sáng đã làm phân cực hóa chúng, đây là tính chất chung của tất cả các hợp chất hữu cơ có màu
Những hợp chất hữu cơ chứa trong phân tử hệ thống nối đôi liên hợp sẽ có khả năng phân cực dễ hơn các hợp chất khác, khả năng này sẽ tăng lên mạnh mẽ khi ở
Trang 25Đỗ Tấn Thịnh 24 Khóa 2016B
đầu mạch và cuối mạch có chứa các nhóm thế có khả năng nhận và nhường điện tử Điều này sẽ làm cho các điện tử vòng ngoài linh động hơn và hợp chất sẽ có thể hấp thụ được các tia sáng có bước sóng lớn hơn và màu sẽ sâu hơn Các nhóm C=O liên kết với nhau làm cho hợp chất có màu sậm hơn Liên kết bền hơn giữa các nguyên
tử C thuộc những bộ phận riêng biệt của phân tử dẫn đến màu sậm hơn và cường độ màu lớn hơn
Bảng sự chuyển màu do ảnh hưởng nối đối liên hợp [4] Bảng 1.3
Bảng 1.4 Ví dụ sự chuyển màu do ảnh hưởng nhóm thế [6]
Trang 26Hình 1.9 Phản ứng thay đổi màu sắc từ para-nitrophenol hay alizarin
Các phương thức ion hóa phân tử có thể rất khác nhau Phương thức phổ biến nhất là thay đổi độ acid của môi trường, phương thức này áp dụng để nhuộm vải dùng chất chỉ thị màu Phương thức thay đổi màu thuốc nhuộm hữu cơ một cách hữu hiệu nhất là sự tạo muối, nếu cation kim loại thay thế hydro trong nhóm OH thì màu trở nên sậm hơn
Hình 1.10 Phản ứng giữa alizarin màu đỏ và NaOH tạo thành phân tử màu tím
Trang 27Đỗ Tấn Thịnh 26 Khóa 2016B
Sự tương tác với các ion kim loại có thể dẫn đến sự tạo thành phức bền, các ion này thường là ion của các nguyên tố chuyển tiếp Ví dụ: Alizarin màu vàng tạo
ra những phức có màu khác nhau với các ion:
Bảng 1.5 Phức màu khác nhau với Alizarin
Khi trong hệ thống nối đôi liên hợp của một hợp chất hữu cơ nào đó ngoài cacbon còn chứa các nguyên tố khác như: O, N, S…v.v ; do các nguyên tử này có điện tích hạt nhân và khoảng cách từ nhân đến các điện tử vòng ngoài khác nhau, khi nằm chung trong hệ thống nối đôi liên hợp thì các điện tử vòng ngoài này dễ dàng chuyển dịch từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, nghĩa là chúng linh động hơn, nên các hợp chất này sẽ hấp thụ được các tia sáng có bước sóng lớn hơn và có màu sâu hơn Các nhóm nguyên tử có chứa các liên kết không bão hòa cũng quyết định màu của chất như các nhóm:
Bảng 1.6 Sự chuyển màu do ảnh hưởng của các nguyên tử khác ngoài cacbon
[7]
Các nhóm tạo màu cho hợp chất hữu cơ gọi là nhóm hàm sắc Những nhóm làm tăng màu cho nhóm hàm sắc gọi là nhóm trợ sắc Có hai loại nhóm trợ sắc: Nhóm đẩy điện tử: -OH, -NH2, -SH, -OCH3, -NHCH3, -N(CH3)2 Nhóm hút điện tử: -NO2, -NO, -COCH3 Chỉ sau khi đưa các nhóm trợ sắc vào thì màu của hợp chất mới trở nên thuần nhất và có đủ cường độ Nếu trong phân tử hiện diện đồng thời các nhóm đẩy điện tử và hút điện tử, hiệu ứng trợ sắc sẽ cao nhất
Trang 28Đỗ Tấn Thịnh 27 Khóa 2016B
1.5 Đo lường màu sắc
Để đánh giá sự thay đổi màu sắc và độ bền màu của vải sau nhuộm, thường sử dụng phuơng pháp đo màu trên hệ thống CIELAB đo ba thông số L*, a*, b*; sau đó tính toán cường độ màu, ánh màu trên máy đo màu X-Rite-model SP62 của Mỹ sản xuất Hệ thống màu CIELAB được mô tả như sau:
Để thuận tiện cho việc tính toán và so sánh các màu với nhau, người tìm cách thể hiện các màu bằng những con số và sắp xếp chúng một cách có hệ thống, trong
đó mỗi màu có một vị trí nhất định được xác định bởi ba đại lượng: tông màu hoặc ánh màu (H ; độ bão hòa hoặc độ thuần sắc (C và độ sáng (L) [1] Ủy Ban Quốc Tế CIE (Commission Internationale de l Eclairage đã phát triển hệ màu CIE vào năm
1931 dựa trên dữ liệu của sắc kế, một loại thiết bị có thể đo lường chính xác bước sóng ánh sáng Đồng thời dựa trên mô hình do James Maxwell đưa ra năm 1857, hệ màu của CIE dùng ba màu cơ bản: đỏ, lục, lam (Red, Green, Blue - RGB); mô hình phổ biến này còn có đặc tính bổ sung là trộn ánh sáng đỏ, lục, lam để có màu trắng Đến năm 1976, CIE đã giới thiệu hệ thống màu CIELAB, hiện vẫn là một trong những hệ màu cho độ chính xác cao nhất để đo lường và tạo ra màu sắc, thường dùng cho hóa học và những ngành khoa học khác
Hệ thống màu CIELAB có khoảng cách thị giác màu bằng nhau, sử dụng ba giá trị L*, a*, b*; trong đó, L* là độ sáng của màu, a* là tọa độ màu trên trục đỏ lục, b* là tọa độ màu trên trục vàng lam [1] Các tông màu và độ bão hòa màu được vẽ trên các trục a* và b*; giao điểm của hai trục a* và b* là điểm vô sắc (đen, ghi, trắng tùy thuộc vào độ sáng) Trục độ sáng L* có giá trị từ 0 (đen ở đáy đến 100 (trắng ở đỉnh)
Một hệ thống màu được xem là biến thể của hệ thống CIELAB chính là L*C*H*, hệ thống này sử dụng chung biểu đồ với hệ thống CIELAB; nhưng L*C*H* không sử dụng tọa độ vuông mà sử dụng tọa độ góc Trong hệ thống màu này L* biểu thị độ sáng, C* là cường độ màu hay độ bão hòa và H* là góc tông màu Khi biết các giá trị a*, b* sẽ tính được các giá trị cường độ màu C*và H* theo công thức sau:
Trang 29 L* = 𝐿∗ − 𝐿∗: Sự khác nhau về độ sáng giữa hai màu
a* = 𝑎∗− 𝑎∗: Sự khác nhau về toạ độ trên trục đỏ - lục
b* = 𝑏∗− 𝑏∗: Sự khác nhau về tọa độ trên trục vàng – lam
C* = 𝐶∗− 𝐶∗ : Sự khác nhau về độ bão hòa
H*: Sự khác nhau về tông màu
E*: Khoảng cách hình học của hai màu (tổng giá trị sai lệch giữa hai màu)
Trang 30Đỗ Tấn Thịnh 29 Khóa 2016B
các phần của màu sắc đặc với độ sáng cố định (L cố định) Cần phải nhận ra rằng các biểu diễn trực quan của gam màu đầy đủ trong mô hình này không bao giờ chính xác tuyệt đối, việc thể hiện dạng 3D chỉ mang tính chất trừu tượng giúp dễ hiểu khái niệm
1.6 Các công đoạn hoàn tất vải tại công ty cổ phần Dệt May Liên Phương Hiện tại, các thiết bị đang được sử dụng tại công ty cổ phần Dệt May Liên Phương như sau:
Bảng 1.8 Danh mục các thiết bị tại nhà máy hoàn tất
STT Tên thiết bị Số
lượng Model Hãng Công đoạn giặt
1 Máy giặt mở khổ 1 Aqua Zonco Federico &
Figlio Spa – Italy
2 Máy Milling &
Scourcing kết hợp 1 Twin 800
Zonco Federico & Figlio Spa – Italy
3 Máy giặt dạng dây 1 Flexirapid 600 Zonco Federico &
Figlio Spa – Italy Công đoạn đốt lông, xén lông
4 Máy đốt lông 1 Osthoff – Singeing Osthoff Singeing – Germany
5 Máy xén lông 3 Lafer Cmi – 200 Lafer Spa – Italy Công đoạn nhiệt định hình
6 Máy hồ văng 1 Bruckner Bruckner-Germany
-1600 Biella shrunk Process – Italy
9 Máy xông ẩm 1 Manomix Biella shrunk Process
Trang 31Đỗ Tấn Thịnh 30 Khóa 2016B
KẾT LUẬN TỔNG QUAN CHƯƠNG 1 Như vậy, những luận cứ trên cho thấy rằng xơ len là một nguyên liệu có thành phần chủ yếu làm từ keratin và được cấu thành từ các lớp vi xơ Len có giá trị cao,
dễ nhuộm, đồng thời mang những tính chất tương đối đặc biệt giàu tiềm năng nghiên cứu, nhưng chưa được quan tâm thích đáng
Thuốc nhuộm sử dụng trong việc nhuộm Len hiện tại là thuốc nhuộm acid, cả hai loại thuốc nhuộm đều có tính chất riêng và các ưu nhược điểm khác nhau Tùy theo sản phẩm mà nhà cung cấp có thể chọn loại thuốc nhuộm phù hợp cho vật liệu Hiện tại, Công ty Cổ Phần Dệt May Liên Phương đã sản xuất và cung cấp cho thị trường các dòng sản phẩm dệt thoi có thành phần 100% len lông cừu hoặc len pha với các tỉ lệ khác nhau Các vấn đề trong sản xuất bao gồm sự thay đổi ánh màu, thay đổi tính chất cơ lý, tận dụng tối đa khả năng sản xuất các dòng hàng của thiết bị, đang được công ty nghiên cứu Trong đó, nghiên cứu về sự thay đổi ánh màu trong xơ len trong công đoạn xử lý nhiệt hiện nay đang bỏ ngõ, nếu nắm bắt được xu hướng thay đổi ánh màu trong công đoạn hoàn tất sẽ giúp ích rất nhiều trong việc sản xuất vải len, đặc biệt và vải len chất lượng cao
Chính vì thế, luận văn tập trung nghiên cứu vào các vấn đề cụ thể như sau:
Khảo sát sự biến thiên các ánh màu ở các trục sáng – tối L*, trục lục –
đỏ a*, trục lam - vàng b* trước và sau khi xử lý nhiệt độ, dựa theo độ
ẩm tương đối của môi trường
Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số màu sắc và các thông số
công nghệ trong khâu xử lý bằng nhiệt độ ở công đoạn hoàn tất
Giải thích sơ bộ các nguyên nhân dẫn đến sự thay đổi của ánh màu sau quá trình xử lý nhiệt định hình và đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp
theo
Trang 32Đỗ Tấn Thịnh 31 Khóa 2016B
Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu được sử dụng là loại vải 100% lông cừu vân điểm phức hợp, mật độ 80x50 sợi/inch, khối lượng 265 g/m2 Mã vải: PLATINUM
Quy trình hoàn tất như sau:
Sơ đồ 2.1 Sơ đồ quy trình hoàn tất cho vải dệt thoi 100% lông cừu
Ở quy trình hoàn tất hiện tại cho vải 100% lông cừu như sơ đồ 2.1 phía trên, vải được xử lý qua nhiều giai đoạn Ở công đoạn đốt lông, vải được đưa qua máy đốt lông và đốt cả 2 mặt, với áp suất ngọn lửa là 9 bar, tốc độ 90 mét/phút, đốt 2 mặt và ngọn lửa phun góc nghiêng so với bề mặt vật liệu
Trang 33Đỗ Tấn Thịnh 32 Khóa 2016B
Ở công đoạn giặt mở khổ, vải được đưa qua dây chuyền giặt liên tục, ngoài việc giặt loại bỏ các tạp chất có ở những công đoạn trước, công đoạn này cũng nhằm định hình sơ bộ cho vật liệu chuẩn bị trước khi qua các công đoạn tiếp theo
Ở công đoạn giặt dạng dây (Milling), đây là công đoạn giặt gián đoạn, ngoài việc tiếp tục loại bỏ các tạp chất, công đoạn cũng làm tăng mật độ sợi ngang, ngoài
ra còn tạo một lớp lông trên bề mặt vật liệu thông qua việc cho vật liệu bị va đập, tốc độ va đập càng cao, hiệu ứng càng lớn Hiệu ứng cũng này làm cho vật liệu có cảm giác xốp, dầy hơn, nhưng lại tăng khả năng vón hạt trên bề mặt
Tiếp theo, là công đoạn định hình bằng máy hồ văng, ở công đoạn này vải được gia nhiệt, ở trạng thái mở khổ trên một dây chuyền liên tục Thiết bị hồ văng hiện đại cho phép điều chỉnh độ võng, độ chéo của sợi ngang Đây là công đoạn được mô tả bởi thí nghiệm trong bài luận văn
Công đoạn đốt lông lần 2 nhằm giảm hiệu ứng Milling, tùy theo yêu cầu sản phẩm mà có thể cài đặt cấu hình trên máy đốt lông Sau đó vải được giặt mở khổ và định hình lại lần nữa
Công đoạn tiền Decatising và công đoạn Decatising là 2 công đoạn định hình cuối cùng với nhiệt độ thấp hơn máy hồ văng tuy nhiên lại nằm trong môi trường hơi bão hòa Đây là công đoạn tạo cảm giác sờ tay cho vật liệu Cuối cùng vật liệu được xông ẩm, hồi ẩm và đóng gói
2.2 Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của Luận văn:
1 Nghiên cứu về ảnh hưởng của độ ẩm đối với ánh màu của vật liệu sau quá trình xử lý nhiệt định hình
2 Nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ đối với ảnh màu của vật liệu sau quá trình xử lý nhiệt định hình
Sơ đồ 2.2 mô tả các bước thực hiện quá trình nghiên cứu:
Trang 34Như vậy, hầu như tất cả các thiết bị ở khâu hoàn tất đề ảnh hưởng đến ánh màu, vì nếu không thay đổi màu sắc thuốc nhuộm thì cũng sẽ thay đổi tình trạng cấu trúc của vật liệu Tuy nhiên, đối với vải lông cừu (một loại vật liệu rất nhạy cảm với
Trang 35Độ ẩm tương đối của vật liệu sẽ là thông số nền cho vật liệu trước khi thay đổi nhiệt độ và được kiểm soát bằng thời gian Như vậy, cần phải xét đến sự liên quan giữa môi trường tại nhà máy hoàn tất đến độ ẩm tương đối của vải trước khi được
xử lý nhiệt bằng các máy tại công đoạn hoàn tất
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Nghiên cứu tổng quan
Nghiên cứu các tính chất cở bản của xơ len, các loại thuốc nhuộm được sử dụng cho len, nguyên lý màu sắc Từ đó xây dựng nội dung nghiên cứu dựa vào các kiến thức vừa nêu nhằm tìm ra khả năng thay đổi ánh màu của xơ len sau quá trình
xử lý nhiệt định hình Cụ thể:
Các tín chất của xơ len và các loại thuốc nhuộm được sử dụng để giải thích cho các sự thay đổi ánh màu của xơ len sau quá trình xử lý Vận dụng nguyên lý màu sắc nhằm định lượng việc thay đổi ánh màu và đưa ra các xu hướng thay đổi ánh màu sau quá trình xử lý và đưa ra nhận xét về các xu hướng này
2.3.2 Phương pháp thực nghiệm
Chọn vùng thí nghiệm
Dựa vào những phân tích phía trên vùng thí nghiệm sẽ được lập ra dựa vào 3 biến số chính là vùng độ ẩm ban đầu (vùng độ ẩm tương đối của vật liệu ban đầu), vùng nhiệt độ và vùng thời gian Theo đó, theo đó vùng độ ẩm ban đầu sẽ nằm trong giới hạn của vật liệu từ 0% - 40% Tuy nhiên, xét trên điều kiện môi trường tại nhà máy hoàn tất, vùng độ ẩm sẽ nằm trong 10% - 25% Do đó, để đơn giản biến
Trang 36Đỗ Tấn Thịnh 35 Khóa 2016B
số độ ẩm, trong bài nghiên cứu sẽ chỉ xét đến một mức nhiệt độ môi trường duy nhất là 31.5oC Như vậy, phạm vi độ ẩm tương đối của môi trường để vùng độ ẩm đạt mức 10% - 25% là 50% - 80%
Hình 2.1 Mối tương quan giữa độ ẩm và khối lượng lông cừu cho thảm lót [8] Dựa vào hình 2.1, khi thay đổi độ ẩm tương đối của môi trường, độ ẩm tương đối trong vật liệu (thảm lông cừu) thay đổi theo 2 hướng gồm: hấp thụ ẩm và nhả
ẩm Như vậy, để tiến hành chuẩn bị mẫu cho thí nghiệm, cần phải xác định được trạng thái độ ẩm ban đầu của vật liệu sau đó mới có thể đưa ra độ ẩm tương đối của vật liệu dựa theo môi trường là bao nhiêu
Ví dụ xét ở mức nhiệt độ 35.5oC (96oF), trong hướng hấp thụ ẩm, khi độ ẩm tương đối trong không khí là 80%, độ ẩm tương đối của vật liệu sẽ là 18% Tuy nhiên trong hướng nhả ẩm ở cùng điều kiện, độ ẩm tương đối của vật liệu sẽ là 22% Đây được gọi là ẩm trễ của vật liệu
Vùng nhiệt độ sẽ từ 100oC - 150oC, đây là khoảng nhiệt độ được cho là có sự thay đổi tính chất của vật liệu Khoảng thời gian được xem xét dựa trên tốc độ của các thiết bị đang có tại nhà máy hoàn tất Tốc độ chạy nhanh nhất, tốc độ chạy chậm nhất của thiết bị và chiều dài của vật liệu nằm trong vùng ảnh hưởng nhiệt độ của
Trang 37Đỗ Tấn Thịnh 36 Khóa 2016B
thiết bị Máy hồ văng là thiết bị khái quát được điểm này (có tốc độ chạy chậm nhất
5 m/p và nhanh nhất là hơn 45 m/p) chiều dài vải bên trong khu vực gia nhiệt của máy là 45m, như vậy, thời gian vải ở trong máy sẽ là 9 phút – 1 phút Tuy nhiên, để đơn giản vùng thời gian thí nghiệm, có thể lấy mốc 108 giây, vì đây là thời gian thông thường để xử lý vải bằng nhiệt độ tại máy hồ văng
Tổng quát vùng thí nghiệm trong bài luận văn:
Nhằm quy đổi toàn bộ độ ẩm trong vật liệu chuyển sang hướng đồng đều về hướng hấp thụ ẩm, dựa trên tiêu chuẩn ASTM D 2494, các mẫu được sấy đến khi khối lượng không đổi, sau đó được đưa vào bàn cân và xác định độ ẩm tương đối dựa theo sự tăng khối lượng Toàn bộ quá trình đều được ghi nhận lại thông số bằng cảm biến độ ẩm trong không khí
Tổng cộng 12 mẫu được kiểm tra ánh màu ban đầu bằng máy X-rite, một mẫu được đo để làm mẫu màu gốc, thông số trên các trục sáng – tối L*, trục lục – đỏ a*
và trục lam – vàng b*:
Các mẫu còn lại sẽ được so sánh với ánh màu gốc ban đầu từ đó tìm ra sự thay đổi trên các trục sáng – tối L*, trục lục – đỏ a* và trục lam – vàng b* Ngoài ra, cũng sẽ tính toán ra được các thông số chênh lệch C* và H* Tuy nhiên, trong nội dung luận văn, 2 thông số C* và H* sẽ không được sử dụng
Trang 38Đỗ Tấn Thịnh 37 Khóa 2016B
Dựa và kết quả DEcmc (kết quả lấy bình phương cực tiểu) của các thông số dựa trên bảng màu CIElab đã được nêu ở chương trước, các thông tin ở bảng trên sẽ được so sánh với các mẫu sau khi thực hiện thí nghiệm để đưa ra sự thay đổi ánh màu trên vật liệu
Các mẫu sẽ được chia làm 4 nhóm cho từng khung độ ẩm:
Thực hiện dựa trên tiêu chuẩn ASTM D 2494, nhiệt độ tại phòng thí nghiệm được đưa về mức 31.5 oC Kết quả thu được sẽ xem như là quy ước cho sự liên quan giữa độ ẩm không khi và độ ẩm bên trong vật liệu Từ đó, các điều chỉnh độ ẩm không khí để đưa vật liệu về độ ẩm như trong nội dung thí nghiệm yêu cầu
Lần lượt từng nhóm mẫu sẽ được đưa vào buồng sấy đã được cài đặt thời gian cho từng mẫu như sau:
Danh mục thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
Trang 39Phòng thí nghiệm – LPTEX Anh Quốc
sứ trắng
Phòng thí nghiệm – Saitex international Vietnam
Trang 40Đỗ Tấn Thịnh 39 Khóa 2016B
Hình 2.2 Bếp hồng ngoại, nhiệt độ tối đa 550oC
Hình 2.3 Cân điện tử được sử dụng trong thí nghiệm của hãng Mettler Toledo
Hình 2.4 Máy đo màu quang phổ của hãng X-Rite