thiết kế xưởng nấu tẩy - nhuộm khăn mặt bông với năng xuất 4000 tấn

Sắp tới em là một kỹ sư trong ngành Dệt – May để phục vụ tốt cho sảnxuất em ý thức trách nhiệm của bản thân là phải gia sức học tập, học hỏi đểnâng cao trình độ kiến thức hoàn thành tốt

Thiết kế xưởng nấu tẩy- nhuộm khăn mặt bông với năng xuất

4000 tấn

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn3 .3

Mở đầu 4

Phần 1 : Tổng quan về nguyên liệu 5

1.1 : Cấu tạo tính chất hóa học của xơ bông 5

1.1.1 : Đặc điểm của xơ bông 5

1.1.2 : Cấu tạo của xơ bông 6

1.1.3 : Tính chất cơ lý hóa của xơ bông 7

1.1.4 : Tạp chất của xơ bông 13

1.2 : Giới thiệu mặt hàng khăn bông 15

1.2.1 : Cấu tạo của khăn mặt bông 15

1.2.2 : Mét số tính chất của khăn mặt bông 16

Phần 2 : Kỹ thuật xử lý hóa học khăn bông 18

2.1 : Chuẩn bị kiểm tra khăn méc 18

2.1.1 : Kiểm tra phân loại khăn méc 18

2.1.2 : Chuẩn bị khăn cho tẩy nhuộm 19

2.2 : Kỹ thuật nấu khăn bông 19

2.2.1 : Nguyên lý nấu khăn bông 19

2.2.2 : Tính năng, tác dụng của các hoá chất trong khi nấu 20

2.3 : Kỹ thuật tẩy trắng khăn bông 23

2.3.1 : Nguyên lý tẩy trắng 23

2.3.2 : Tẩy trắng khăn bông bằng H2O2 24

2.3.3 : Tăng trắng quang học 26

2.4 : Kỹ thuật nhuộm mầu khăn bông 27

2.5 : Chọn hóa chất thuốc nhuộm để nhuộm mầu 29

2.5.1: Thuốc nhuộm hoạt tính 30

2.5.2 : Thuốc nhuộm hoàn nguyên 34

2.5.3 : Kỹ thuật xử lý hoàn tất 37

Phần 3 : Thiết kế 38

3.1 : Chế độ làm việc của xưởng 39

3.1.1: Thời gian làm việc 39

3.1.2 : Chế độ bảo dưỡng máy 39

3.1.3 : Phân phối mặt hàng sản xuất 40

3.2 : Chọn, tính thiết bị – thiết kế công nghệ 44

3.2.1 : Chọn, tính máy tẩy trắng khăn mặt bông 44

3.2.2 : Chọn, tính thiết bị công nghệ nhuộm mầu khăn mặt bông bằng thuốc nhuộm hoạt tính 44

3.2.3 : Chọn, tính thiết bị công nghệ nhuộm mầu khăn mặt bông bằng thuốc nhuộm hoàn nguyên 56

3.2.4 : Chọn, tính thiết bị công nghệ vắt khăn 61

3.2.5 : Chọn, tính thiết bị sấy khô khăn 62

Phần 4 : Tính kinh tế 67

4.1 : Tính lượng sử dụng hóa chất 67

4.1.1: Hóa chất cho nấu tẩy trắng 67

4.1.2 : Hóa chất cho nhuộm hoạt tính 68

4.1.3 : Hóa chất cho nhuộm hoàn nguyên 69

4.2 : Tính lượng sử dụng điện, hơi, nước 71

4.2.1 : Tính lượng điện sử dông 71

4.2.2 : Tiêu hao nước để sản xuất 4000.000 (kg) khăn 73

4.3 : Bố trí mặt bằng phân xưởng 75

4.3.1 : Bè trí mặt bằng phân xưởng nấu tẩy nhuộm 76

4.3.2 : An toàn lao động 77

Kết luận chung 78

Tài liệu tham khảo 79

LỜI CẢM ƠN

Em xin trân trọng cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo Phạm Đức Dương cùng toàn thể các thầy cô giáo trong khoa công nghệ Dệt – May và thời trang Những người đã trang bị kiến thức cho em trong suốt 5 năm học để em có thể hoàn thành tốt bản đồ án tốt nghiệp này

Qua đây em còng gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo công ty cổ phần Dệt Hà Đông thuộc công ty Dệt may Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho

em trong thời gian thực tập tại công ty

Trong bản đồ án này, các số liệu tính toán đều dùa trên tài liệu hướng dẫn và có tham khảo thêm ở công ty cổ phần Dệt Hà Đông Tuy nhiên do trình độ hiểu biết còn hạn chế và thời gian có hạn nên bản đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót rất mong các thầy giáo, cô giáo cùng toàn thể các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để em có thể sữa chữa và bổ xung cho bản

đồ án tốt nghiệp được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2006 Sinh Viên

Nguyễn Duy Tuyên

MỞ ĐẦU

Công nghiệp Dệt - May nước ta là một trong ba ngành dẫn đầu cả nước

về tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu, đồng thời cũng là ngành thu hót đôngđảo lao động ở các tỉnh, thành phố trong cả nước Ngành dệt nước ta đangphát triển khá mạnh và đang tập trung vào các mặt hàng chất lượng cao đểxuất khẩu Tổng kim ngạch xuất khẩu năm 2005 đạt tới 4,8 USD, chỉ đứngthứ hai sau dầu khí Theo chiến lược của ngành dệt may tính đến năm 2010kim ngạch xuất khẩu của ngành sẽ đạt tới 10 tỷ USD

Trước nhiệm vụ to lớn mà ngành Dệt –May đề ra, toàn ngành phải có

sự phấn đấu, nỗ lực to lớn về mọi mặt như: đầu tư đổi mới công nghệ, thiết bị,cải tiến đổi mới sản xuất và quản lý kinh doanh Chủ động tìm đối tác để hợptác kinh doanh, phát triển và mở rộng sản xuất, chú trọng chú ý đến việc đàotạo đội ngò kỹ sư, kỹ thuật mà trong những năm trước còn thiếu

Trong các mặt hàng dệt xuất khẩu thì mặt hàng khăn bông cũng đónggóp rất lớn Ngoài những nhà máy chuyên sản xuất khăn bông thì rất nhiềunhà máy, công ty ngoài việc dệt các mặt hàng truyền thống còn kết hợp sảnxuất mặt hàng khăn bông phục vụ thị trường trong nước và xuất khẩu

Sắp tới em là một kỹ sư trong ngành Dệt – May để phục vụ tốt cho sảnxuất em ý thức trách nhiệm của bản thân là phải gia sức học tập, học hỏi đểnâng cao trình độ kiến thức hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao mà hiện tại làhoàn thành bản đồ án tốt nghiệp với đề tài:

Thiết kế xưởng nấu tẩy- nhuộm khăn mặt bông với năng xuất 4000 tấn/năm với tỷ lệ 1/2 khăn tẩy trắng, 1/2 khăn nhuộm mầu

PHẦN 1 – TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

1.1 – Cấu tạo hóa học và các tính chất của xơ bông

Đã từ lâu bông được con người sử dụng cho nhu cầu may mặc, dobông là loại xơ thiên nhiên có nhiều ưu điểm như : độ bền tương đối cao, khảnăng thấm ướt, hót mồ hôi hót Èm cao, thẩm thấu không khí tốt, hợp vệsinh, ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã có rất nhiều loại

xơ tổng hợp khác nhau ra đời với tính chất ưu việt như độ bền, độ giãn, khôngnhàu, nhưng xơ bông vẫn chiếm 50% tổng số lượng xơ sợi dùng trong ngànhDệt – may của nước ta cũng như các nước khác trên thế giới Tuy nhiên hiệnnay bông phần lớn chúng ta phải nhập khẩu của một số nước như: Trungquốc, Tây phi, Mỹ, Ên độ, do vậy sẽ không chủ động trong vấn đề về chấtlượng của xơ cũng như về giá cả Vì vậy việc nắm chắc về tính chất củanguyên liệu, góp phần tạo ra sản phẩm dệt may có chất lượng cao là rất cầnthiết

1.1.1: Đặc điểm của xơ bông

- Độ dài của xơ: độ dài của xơ bông thay đổi phụ thuộc vào nguồn gốcxuất sứ của từng giống bông, độ dài của xơ bông là một trong những yếu tốquan trọng để đánh giá chất lượng của nguyên liệu bông

+ Xơ mảnh có chất lượng tốt nhất với chiều dài xơ : 35 ÷ 60mm.

+ Xơ trung bình có chất lượng trung bình với chiều dài : 25 ÷35 mm + Xơ bông lưu niên có chất lượng thấp với chiều dài : 15 ÷20 mm Kích thước ngang của xơ bông từ 0,015 ÷0.04 mm, so với chiều dài thìkích thước ngang nhỏ hơn rất nhiều lần

- Cấu trúc vật lý: Do kích thước ngang của xơ bông rất nhỏ và lại khôngđồng nhất nên việc nghiên cứu cấu trúc của xơ bông là một vấn đề phức tạp,đòi hỏi tốn nhiều công sức sử dụng nhiều phương pháp cũng như phải cần cácthiết bị hiện đại trong quá trình nghiên cứu cấu trúc của xơ

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng xenlulô có cấu trúc vi tinh thể và xenlẫn vô định hình Ở những phần có cấu trúc tinh thể các phân tử xenlulô nằmcạnh nhau, song song nhau và có sự sắp xếp định hướng giữa các đại phân tửgần nhau Cấu trúc lý học của xơ bông càng chặt chẽ thì độ bền cơ học của nócàng cao, nhưng khả năng thấm nước, khả năng hấp phụ thuốc nhuộm, tốc độhòa tan trong dung môi, của xơ lại giảm.

Bảng 1 - Thành phần hóa học của xơ bông

Tính theo % chất khô tuyệt đối

Của xơ bông chín

Tính theo giá trị trung bình

Độ Èm 8%

Cộng 100 % Cộng 100%

1.1.2 : Cấu tạo của xơ bông

Xenlulô là thành phần chính của các tế bào thực vật và tạo cho chúng

có độ bền cơ học cần thiết Trong xơ bông xenlulô chiếm tới 94 ÷ 96% nên

xơ bông đã được làm sạch hóa học có thể coi như xenlulô nguyên chất

Về cấu tạo hóa học xenlulô thuộc về líp hydrat cacbon, cấu tạo từ banguyên tè ; cacbon, ôxy, và hydro Mạch phân tử của xenlulô rất dài được hợpthành từ khâu đơn giản giống hệt nhau, các khâu đơn giản này là các gốc d-glucô - piranô có công thức là C6H10O5, như vậy công thức tổng quát của

xenlulô là ( C6H10O5 )n hay [ C6 H702(OH)3 ]n trong đó hệ sè trùng hợp n =

10000 ÷15000

Công thức cấu tạo của xenlulô có thể biểu diễn như sau:

Trong công thức cấu tạo của xenlulô các gốc d-glucô- piranô trongmạch nằm theo đường xoắn, góc nọ nằm lệch với góc kia 1800, cứ 2 gốc d-glucô nằm liền nhau lập thành một gốc xenlôbio có chiều dài 1,028nm, gốcxenlôbio do đó được coi là khâu đơn giản của mạch Trong mỗi gốc này đềuchứa 3 nhóm hydroxyl (- OH ), trong tổng số nhóm (-OH) trên toàn mạch làrất lớn vì vậy các xơ xenlulô nói chung đều thấm nước, dễ hót Èm, thấm mồhôi và dễ trương nở khi ngâm vào nước so với các xơ tổng hợp

1.1.3 : Tính chất cơ - lý - hóa của xơ bông

1.1.3.1: Tính chất cơ - lý

- Khối lượng riêng của xơ bông khoảng 1,54g/ cm3

- Độ Èm ở điều kiện tiêu chuẩn 8 ÷ 8,5 %.

- Độ bền tương đối 25 ÷ 40 g lực / tex.

- Độ giãn đứt tương đối :

+ 6 ÷ 8 % ở trạng thái khô

+ 7 ÷ 10 % ở trạng thái ướt

- Tính dẫn nhiệt : Trung bình

- Ảnh hưởng của nhiệt độ : làm cho xơ bông bị vàng ở nhiệt t0 = 1200c

và bị phá hủy ở nhiệt độ trên 1800c nếu thời gian kéo dài

- Khả năng chịu tác dụng của ánh sáng: tương đối tốt, ngả mầu vàngnếu giữ xenlulô trong một thời gian dài dưới tác dụng của ánh sáng

1.1.3.2: Tính chất hóa học của xơ bông

Vì xenlulô chiếm tới 94 ÷ 96 % trong thành phần của xơ bông vì vậycác tính chất hóa học của xenlulô cũng tương tự như tính chất của xơ bông.Xenlulô có các đặc điểm sau:

+ Tính chất hóa học của xenlulô là do mối liên kết glucozit giữa cácgốc gluco trong phân tử của nó và ba nhóm hydroxyl ( - OH ) của mỗi gốc d-gluco quuyết định: do cấu tạo của xenlulô nên nó có thể tham gia vào 2 loạiphản ứng sau :

+ Phản ứng đứt mạch xenlulô, nghĩa là đứt mối liên kết glucôzit dướitác dụng của tác nhân thủy phân, các chất oxyhóa hoặc tác dụng của nhiệt độ

và cơ học

+ Phản ứng của các nhóm hydroxyl do các nhóm hydroxyl trong mạchxenlulô có tính chất như nhóm rượu nên chúng cùng cho các phẩm vật thaythế ( các este, ete, xenlulô ) và các phẩm vật ôxy hóa

a- Tác dụng của nhiệt độ đối với xenlulô.

Xenlulô không bền nhiệt, song độ bền nhiệt của nó giảm nhiều hay Ýtcòn tùy thuộc vào nhiệt độ và thời gian gia công và sự tác động của các tácnhân khác

Khi không có mặt của ôxy không khí trong 6 ÷ 8 giê xenlulô chưa

giảm độ bền, sấy ở nhiệt độ 150 ÷ 2000c trong thời gian ngắn thì độ bền củaxenlulô giảm không đáng kể, sấy ở nhiệt độ trên 2700c thì xenlulô bị phá hủynhanh chóng

b- Tác dụng của nước và dung môi hữu cơ.

Xenlulô bị trương nở mạnh trong môi trường nước, tiết diện ngangtăng từ 45 ÷50 % còn chiều dài tăng 1 ÷ 2 %.

Nước chỉ thấm vào được những phần mà phân tử xenlulô sắp xếp kémchặt chẽ và định hướng tức là phần vô định hình Dưới tác dụng của hơi nước

trong thời gian dài thì độ bền cơ học của xenlulô sẽ bị giảm do thủy phân vàđồng thời bị ôxy hóa thành oxit xenlulô

Xenlulô không tan trong các dung môi thông thường như ete, rượu,benzen, dung môi mà xenlulô có thể hòa tan được là dung dịch AmôniăcĐồng

c– Tác dụng của axit.

Xenlulô kém bền dưới tác dụng của axít nhất là axít vô cơ như HCl,HNO3, H2SO4, đặc biệt là các axít đậm đặc và nhiệt độ cao Dưới tác dụngcủa các axít mối liên kết glucozit sẽ bị thủy phân làm cho mạch xenlulô bị đứtthành nhiều đoạn ngắn và dẫn đến độ bền của xơ giảm đi nhanh chóng Khixenlulô bị thủy phân hoàn toàn phẩm vật thu được sẽ là gluco theo phản ứngsau:

( C6H10O5 )n + nH2O nC6H12O6

Trong công nghiệp dệt axít được sử dụng ở nhiều khâu trong quá trìnhlàm sạch hóa học cũng như khi nhuộm Do đó khi dùng axít trong các quátrình này cần phải lưu ý tác dụng phá hủy xenlulô của chúng và khống chế cácthông số kỹ thuật cho phép như: nồng độ, nhiệt độ, thời gian,

d– Tác dụng của các muối

Dung dịch các muối có tính axit phá hủy xenlulô tương tự như các axitnhưng tốc độ yếu hơn

Những muối trung tính NaCl, Na2SO4, không có tính phá hủy xenlulô

mà thường được sử dụng đưa vào dung dịch nhuộm đặc biệt xenlulô hòa tantrong dung dịch đồng amoniac ( muối phức ) theo phản ứng:

C6H7O2(OH)3 +Cu(NH3)n(OH)2 → C6H7O2OH Cu(NH3)m(OH)2 +

(n-m)NH3↑

axÝt

OHOH

Trong công nghiệp sản xuất xơ nhân tạo dung dịch đồng amoniac đượcdùng để hòa tan xenlulô khi chuẩn bị dung dịch kéo sợi Khi hòa tan trongdung dịch đồng amoniac xenlulô rất dÔ bị ôxy hóa bởi ôxy của không khí vìvậy cần tìm cách loại trừ và ngăn ngõa tác dụng của ôxy.

e– Tác dụng của kiềm.

Xenlulô tương đối bền với các dung dịch kiềm, ở nhiệt độ thường dungdịch xút pha loãng chưa thể hiện tác động rõ rệt với xenlulô nhưng trong xót1% ở nhiệt độ sôi thì một bộ phận nhỏ của xenlulô bị hòa tan do mối liên kếtglucozit không bền, dễ bị thủy phân, trong dung dịch kiềm với nồng độ caohơn nhất là khi có mặt đồng thời oxy của không khí thì xenlulô càng dễ biếnthành oxit xenlulô, đặc biệt là ở điều kiện nhiệt độ cao

Cho đến nay vẫn chưa có ý kiến thống nhất về cơ chế tác dụng giữaxenlulô và xút, nhưng có hai giả thiết được chấp nhận hơn cả như sau:

[ C6H7O2(OH)3 ]n + nNaOH →[ C6H7O2(OH)2ONa ]n +nH2O dạng alcolat →[ C6H7O2(OH)3NaOH ]ndạng xenlulô kiềm Dung dịch canxi hydroxit Ýt gây trương nở xenlulô hơn so với xútnhưng đã bị hấp phụ vào xơ nó bám rất chặt và rất khó giặt sạch

Ở nhiệt thường dung dịch xút đậm đặc làm xenlulô bị trương nở mạnh,chiều dài rút ngắn lại làm cho vật liệu xốp hơn, co dãn hơn so với ban đầu Ápdụng những tính chất trên người ta thường dùng xút loãng để nấu vải và dungdịch xút đậm đặc để làm bóng vải bông ở nhiệt độ (180C – 200C )

f- Tác dụng của vi sinh vật

Trong môi trường Èm ướt xenlulô dễ bị phá hủy bởi một số sinh vật vànấm mốc, xenlulô bị nấm mốc và vi khuẩn phá hủy dễ tan trong kiềm, bị tổnthất khối lượng nên độ bền cơ học và thời gian sử dụng của nó bị giảm đi

g- Tác dụng của ánh sáng và khí quyển.

Dưới tác dụng của ánh sáng xenlulô bị ôxy hóa bởi ôxy của không khí

tạo thành ôxit xenlulô làm giảm độ bền cơ học Quá trình này phụ thuộc vàochiều dài của sóng ánh sáng ngoài ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ, độ Èm củamôi trường, một số thuốc nhuộm hoàn nguyên mầu vàng , mầu da cam cũng

có tác dụng xúc tác làm tăng nhanh tốc độ phá hủy xenlulô của ánh sáng Các tạp chất có trên vải cũng có ảnh hưởng đến độ bền với ánh sángcủa xenlulô, thực tế đã chứng minh rằng khi cũng chịu tác của ánh sáng trongnhững điều kiện như nhau vải bông méc sẽ bị giảm độ bền nhiều hơn so vớivải đã tẩy trắng

Song do cấu trúc lý học của mỗi xơ xenlulô một khác nên dưới tác dụngcủa ánh sáng và khí quyển chúng bị phá hủy với tốc độ không giống nhau thời( thời gian phá hủy khác nhau )

h– Tác dụng của chất khử và chất oxy hóa

Xenlulô bền với chất khử, còn các chất oxy hóa rất dÔ biến nó thànhoxit xenlulô Trong quá trình gia công hóa học sợi dệt người ta thường dùngcác chất ôxy hóa để tẩy trắng vải như : Natri hypoclorit ( NaClO ), hydropeoxit ( H2O2), Natri clorit ( NaClO2), axit axetic ( CH3COOH)

Tùy theo điều kiện gia công mà những chất oxy hóa này sẽ tác dụngnhiều hay Ýt với các nhóm định chức của xenlulô và nó phá hủy xenlulô haykhông, khi dùng NaClO để tẩy trắng ( oxy hóa xenlulô ) thì sơ đồ oxy hóa cóthể sảy ra như sau:

+ Trong môi trường axit sù oxy hóa xảy ra theo hai hướng

* Hướng 1: oxy hóa rượu bậc nhất tạo thành aldehyt sau tạo nhánh cacboxyl

OH H

H

- O

CH2OH

H H OH

O

* Hướng 2: Oxy hóa các rượu bậc 2 để tạo thành mono axeton sau đó

đứt vòng và tạo thành hợp chất có thể xem như este của axit cacboxylic và

xenlulô như sau:

- Trong môi trường kiềm quá trình oxy hóa xenlulô cũng có khả năng

xảy ra theo 2 hướng như sau:

+ Hướng 1: Ôxy hóa các nhóm rượu bậc nhất tạo thành cacboxyl

+ Hướng 2: Ôxy hóa các rượu bậc hai tạo thành hợp chất kiểu đicacboxilic làm cho mạch xenlulô dễ bị đứt như sau:

- Để phân biệt xenlulô với ôxit có thể dùng các phản ứng định tính sau:

+ Ôxít xenlulô bị nhuộm mầu bằng thuốc nhuộm metylen xanh mạnhhơn nhiều so với xenlulô chưa bị ôxy hóa

+ Trong dung dịch axit tucxin sunturon có mầu vàng nhạt, ôxit xenlulô

sẽ nhuộm mầu đỏ thẫm nhưng khi giặt bằng xà phòng thì mầu đỏ này hoàn

toàn biến mất đi

1.1.4 : Tạp chất của xơ bông thiên nhiên

CH

2 OH

COOH C-O- O

CH

2 OH O

O COOH

Xơ bông thiên nhiên có chứa một lượng tạp chất nhất định trong quá

trình chuẩn bị khăn trước khi nhuộm và in hoa, người ta phải tìm cách loại bỏcác tạp chất ra khỏi khăn tạo điều kiện cho thuốc nhuộm dễ khuếch tán vào xơtạo cho khăn những tính chất sử dụng như mong muốn Những tạp chất chủyếu của xơ bông thiên nhiên là:

a- Hemi xenlulô

Hemi xenlulô là tập hợp của nhiều hidrat cacbon cao phân tử có tínhchất chung là: không hòa tan trong nước, dễ bị thủy phân trong dung dịch axitkhoáng, dễ bị trích ly ra khỏi xơ bởi dung dịch kiềm loãng trong hemixenlulô ngoài các poly saccarit khác nhau như pentozan và hetozan cácxenlulô với mức độ trùng hợp dưới 150 cũng được xếp vào một trong nhữngthành phần của của hemi xenlulô và tất cả chúng đều hòa tan trong dung dịchxút 17,5 – 18 %

b- Chất sáp

Sáp là thành phần tách ra được từ các xơ thực vật bằng các dung môi

hữu cơ thành phần của sáp là hỗn hợp các chất khác nhau bao gồm: các rượucao phân tử đơn chức mạch thẳng, các axit béo ở dạng tự do, ở dạng muối, ởdạng este của các rượu cao phân tử với các axit béo

Ngoài ra sáp còn chứa các hydrat cacbon rắn và đôi khi còn có cảhydrat cacbon ở thể lỏng

Các axit béo trong thành phần của sáp dễ bị xà phòng hóa bởi kiềm, cácthành phần khác đặc biệt của este rượu cao phân tử đơn chức với các axit béo,các rượu cao phân tử tự do và các hydrat cacbon không có khả năng bị xàphòng hóa, để khi các phân tử này ra khỏi khăn biện pháp tốt nhất là dùngchất nhò hóa

Sáp thực vật nóng chảy ở 65 – 700C vì thế muốn tách sáp ra khỏi khănphải xử lý trong các dung dịch nóng để chuyển nó thành dạng lỏng thì mớithực hiện được quá trình nhò hóa một cách dễ dàng.

c- Chất pectin

Xơ bông có chứa một lượng pectin nhất định, nó là một nhóm hydratcacbon thành phần rất phức tạp, nhưng có đặc điểm chung là khó hòa tantrong nước lạnh, trong nước sôi nó cũng không hòa tan hoàn toàn, nhưngtrong dung dịch amôni ôxalat ( COONH4)2 thì hòa tan hoàn toàn

Thành phần chủ yếu của pectin là axit pôly galac-tunonic hay axit pectic

dễ bị metoxyl hóa một phần Khi nấu vải bông bằng dung dịch kiềm chấtpectic dễ bị thủy phân và dễ bị giặt ra khỏi khăn

d- Hợp chất chứa Nitơ

Hợp chất chứa nitơ có tỷ lệ không lớn chủ yếu tập trung trong lõi xơ và

là thành phần chính của nguyên sinh chất Hợp chất chứa nitơ của xơ bông cómột phần ở dạng hợp chất protit và nitơ chứa trong các hợp chất của axit nitơ

và axit nitric

Hợp chất chứa nitơ của xơ bông chia làm hai phần, phần thứ nhất có thểtách ra khỏi xơ bông khi gia công với nước cất ở 600C trong một giê hoặc làngâm trong kiềm yếu ở nhiệt độ thường thời gian 2-3 ngày Ở thành phần thứhai chỉ bị tách ra khỏi xơ khi ra công lâu bằng dung dịch xút ở nhiệt độ sôi Các hợp chất chứa nitơ bị phá hủy mạnh dưới tác dụng của dung dịchkiềm và đặc biệt dưới tác dụng của (NaClO) Natri hypo clorit Ngoài ra người

ta còn dùng men vi sinh vật để tách các tạp chất chứa nitơ ra khỏi vải như :tripxin, pepxin, nhưng thực hiện tách không triệt để chỉ tách được 50% làcùng

e- Tro và các chất mầu thiên nhiên

Hàm lượng tro trung bình của xơ bông là khoảng 1,2% Thành phần tro

của xơ bông bao gồm : SiO2, Fe2O3, Al2O3, MnO4, CaO, MgO, KCl, NaCl, ngoài ra còn có muối của axit photphoric và sunfuric Trong số các hợp chất

vô cơ này thì muối Natri và kali chiếm tới 95% khối lượng của tro Xơ bôngcàng chín kỹ thì hàm lượng tro càng giảm khi hòa tan vào nước tro của xơbông có phản ứng kiềm tính rõ rệt.

Chất mầu: Xơ bông chín kỹ thường có mầu trắng nân, các loại xơ xấuhơn thường có mầu xám, xanh hoặc nâu nhạt do có chứa chất mầu thiên nhiên

ở dạng pigmen vì hàm lượng pigmen trong xơ bông rất nhỏ, chúng lại kémbền mầu nên dễ bị thủy phân dưới tác dụng của ánh sáng và gia công hóa học

g- Lignin

Liglin có Ýt trong loại xơ tốt, phản ứng quan trọng và đặc trưng củalignin là ôxy hóa, clo hóa, sunfat hóa, chưng khô phản ứng với axit và kiềm.Ngoài các tạp chất vừa nêu ở trên xơ bông còn chứa một số tạp chất cơ học dotrong quá trình thu hoạch bảo quản như: đất, cát, mảnh vỏ quả bông, lácây, tất cả các loại tạp chất ngoài thành phần xenlulô thì còn lại đều đượctìm cách loại bỏ trong quá trình gia công hóa học

1.2 Giới thiệu mặt hàng khăn bông

1.2.1: Cấu tạo của khăn bông

- Khăn bông được dệt từ sợi bông với các chi số khác nhau

- Khăn bông được dệt trên máy dệt thoi theo kiểu vải vòng, là kiểu dệt

do ba hệ sợi đan kết nhau bao gồm:

+ Hệ sợi dọc nền có sức căng như kiểu vải dệt thoi bình thường

+ Hệ sợi dọc tạo vòng bông có sức căng nhỏ hơn

+ Hệ sợi ngang đan kết vuông góc với hệ sợi dọc để tạo thành vải vòngbông

- Ta có thể cắt dọc khăn: theo sợi dọc và cắt vuông góc với sợi ngangphóng to lên ta có cấu tạo vòng bông như sau:

Hình: 1

1 Hệ sợi ngang (đan chéo vuông góc với sợi dọc 2 và 3)

2 Hệ sợi dọc bông (nổi lên)

3 Hệ sợi dọc nền (chìm xuống)

Khăn bông có nhiều kiểu dệt khác nhau, như kiểu dệt kẻ ô vuông, kiểudệt cài hoa, kiểu dệt xọc mầu… kích cỡ của khăn cũng khác nhau, tùy theothiết kế cho từng mặt hàng

Ví Dô : Một số loại khăn đang được sản xuất tại công ty

+ Khăn tắm : có kích thước dài × rộng là 137cm × 66cm có khối lượng3750g/tá ký hiệu là khăn 3750B/T

+ Khăn mặt: kích thước là 91cm× 38 cm khối lượng 975g/tá ký hiệu là

khăn 975 F/T

* Hai loại khăn này đều được dùng sợi Ne 20/2 hay Nm 34/2 làm sợi dọcnền và sợi dọc bông còn sợi ngang là sợi đơn giản Nm=34/1

+ Khăn ăn: (khăn lau tay) có kích thước là 32cm× 28cm có khối lượng là

375g/tá kí hiệu là khăn 375V Loại này cả sợi dọc và sợi ngang đều dệt từ sợiNm34/1 do vậy yêu cầu của sợi dọc nền và sợi dọc bông đều phải qua hồ đểđảm bảo độ bền chống lại sự ma sát của bìa, go làm xù lông gây đứt sợi

1.2.2 : Mét số tính chất của khăn mặt bông

Khăn mặt bông dùng sợi có chi số thấp Nm=34 số vòng xoắn nhỏ

730x/m, nếu dùng sợi có Nm34/2 xe thì số vòng xoắn xe 320x/m khi dệt tạovải vòng mềm mại, mật độ dệt thấp nên khăn có kết cấu lỏng tạo cảm giácmềm mại dễ chịu và cũng do sợi kéo có số vòng xoắn thấp tạo nên

+ Khăn mặt bông phải có độ thấm nước tốt

+ Khả năng giữ nước tốt

+ Mềm mại, dễ chịu

+ Không gây dị ứng cho người sử dụng

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

PHẦN 2 - KỸ THUẬT XỬ LÝ HÓA HỌC KHĂN BÔNG

Công đoạn tiền xử lý hóa học khăn bông rất quan trọng nó tạo điềukiện thuận lợi cho các khâu tiếp theo như tẩy trắng và nhuộm mầu

Nhiệm vụ chính của khâu tiền xử lý hóa học là cần loại bỏ tách các tạpchất ra khỏi xơ bông, như vậy xơ bông sau khi đã xử lý hóa học loại bỏ tạpchất được coi là xenlulô nguyên chất Sau khi đã xử lý hóa học xơ bôngtrương nở xốp hơn tăng độ hót Èm hót hóa chất và thuốc nhuộm, mềm mạihơn

Đối với loại khăn dệt từ sợi dọc có hồ thì cần phải loại bỏ líp hồ đó đi

Vì khăn có kết cấu lỏng hơn vải may mặc, líp hồ cũng có tỷ lệ thấp khoảng4% nên trong quá trình nấu tẩy líp hồ tự phân hủy và tách ra khỏi sợi nên takhông cần khâu giũ hồ riêng như đối với vải dệt thoi sử dụng trong may mặc Khăn là loại vải có các vòng bông trên bề mặt nên cũng không cần đốtđầu xơ và làm bóng

Để đảm bảo tính chất của khăn mặt và chất lượng sản phẩm khăn mặtbông nên tôi chọn phương án nấu tẩy –nhuộm mầu theo phương pháp giánđoạn

Với năng suất thiết kế là 4000 tấn/năm là phân xưởng thuộc loại vừanên phù hợp với phương pháp gia công gián đoạn từng mẻ, tôi dự kiến trang

bị cho phân xưởng nấu tẩy – nhuộm các thiết bị công nghệ hiện đại để có thểđáp ứng công nghệ trình độ cao lâu bị lạc hậu sản phẩm sản xuất ra có chấtlượng tốt đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng trong nước vàxuất khẩu

2.1- Chuẩn bị kiểm tra khăn méc

2.1.1: Kiểm tra phân loại khăn méc

Khăn méc từ xưởng dệt chuyển về xưởng tẩy nhuộm bằng băng truyềnhoặc bằng xe đẩy tại đây công nhân tổ chất lượng có nhiệm vụ kiểm tra phânloại với mục đích.

+ Kiểm tra kích thước khăn méc

+ Kiểm tra mật độ khăn méc

+ Kiểm tra trọng lượng g/m2 và phân loại 1,2,3,

+ Kiểm tra phân đúng chủng loại, không để lẫn loại

+ Sửa chữa những khăn rách có thể

+ Tẩy những vết bẩn cục bé

+ Đánh dấu ghi đầu cây tiện cho theo dõi ở các khâu tiếp theo như ngàytháng sản xuất, trọng lượng khăn méc, người dệt, để tiện theo dõi chất lượngtrả công lương cho công nhân dệt và dễ dàng khi đưa vào nhuộm

2.1.2 : Chuẩn bị khăn cho tẩy nhuộm

Khăn bông được chuẩn bị cho từng mẻ sản xuất với số lượng cân nhất

định theo năng xuất của thiết bị

Công nhân chọn những cuộn khăn phù hợp với trọng lượng mẻ chuẩn bịkhông được cắt xé lẻ cuộn khăn, mỗi cuộn khăn là một dây chuyển động trênmáy nấu tẩy hoặc số dây khăn phụ thuộc vào số họng trên máy Máy hai họngchuẩn bị hai dây khăn, chiều dài của dây khăn phải tương đương nhau

Hai đầu cuộn khăn có thể dùng tay để khâu nối hoặc khâu đè yêu cầuđường may chắc chắn không bị đứt khi máy đang hoạt động

Tuyệt đối không được buộc mà phải may, khi chuẩn bị song phải có mộtphiếu sản xuất kèm theo xe khăn ghi rõ ngày, tháng, loại khăn, trọng lượng,sản phẩm cần nấu tẩy hoặc nhuộm để tránh nhầm lẫn

2.2 – Kỹ thuật nấu khăn bông

2.2.1: Nguyên lý nấu khăn mặt bông

Nấu khăn mặt bông là một công đoạn rất quan trọng có tính chất quyếtđịnh chất lượng khăn.

Quá trình nấu khăn là một quá trình hóa học, nghĩa là dùng tác nhân hóahọc để khử các tạp chất có trong xơ bông và các tạp chất khác có trong khăn.sau quá trình nấu đại bộ phận các tạp chất của xenlulô và hồ sợi dọc đều bịphá hủy ( trừ tạp chất mầu thiên nhiên )

Tùy theo công nghệ và mặt hàng khác nhau của từng xí nghiệp mà thànhphần dung dịch nấu có khác nhau nhưng cơ bản bao gồm các chất chủ yếusau:

- Chất lượng của xơ, sợi dệt khăn ( tạp chất nhiều hay Ýt)

- Yêu cầu chất lượng của sản phẩm

- Thiết bị và công nghệ nấu

Nếu khăn nấu theo phương pháp nấu cổ điển dùng nồi nấu ( cố địnhlượng khăn ) có dung dịch tuần hoàn, thời gian nấu lâu từ 6-8 giê ở nhiệt độ

1100C có áp suất thì lượng hóa chất sử dụng sẽ giảm đi còn khi nấu theophương pháp gián đoạn khăn chuyển động và có thể dung dịch cũng chuyểnđộng ở nhiệt độ sôi áp suất thường thì lượng dùng hóa chất sẽ tăng lên

2.2.2 – Tính năng tác dụng của các chất trong quá trình nấu

a – Xót NaOH

Xót là thành phần chủ yếu của dung dịch nấu, trong quá trình nấu xút làmnhiệm vụ biến các chất béo có trong xenlulô thành xà phòng, xà phòng nàygóp phần vào việc:

+ Nhò hóa sáp là thành phần khó tách nhất trong số các tạp chất của xơbông

+ Xót còn làm nhiệm vụ phá hủy các hợp chất chứa nitơ các hydratcacbon biến chúng thành các chất dễ tan trong kiềm

+ Xót còn còn có tác dụng phá hủy các líp hồ có trên sợi dọc nếu có Xenlulô cũng dễ dàng hấp phụ xút, nên ngoài lượng xút cầt thiết để pháhủy các tạp chất của xenlulô thì dung dịch nấu có một lượng xút dư nhất định,thường lượng xút dùng để nấu khăn bông ≥3% so với khối lượng của khănbông

+ Xót làm cho xenlulô trương nở, tăng độ xốp, tăng độ mao dẫn và khảnăng hót Èm, quá trình nấu ngoài việc phá hủy loại bỏ tạp chất của xenlulô,thì cấu trúc của xơ sợi cũng thay đổi theo sau khi nấu, dưới tác dụng của dungdịch kiềm ở nhiệt độ cao làm cho khoảng cách giữa các mạch phân tử xenlulôtăng lên làm cho một số mối liên kết hydro bị phá vỡ giải phóng thêm một sốnhóm hydroxyl tù do háo nước hơn, do vậy khăn sau nấu loại bỏ tạp chất và

có độ mao dẫn, độ thấm nước cao hơn

b – Natri bi sunfit ( NaHSO 3 )

Natri bi sunfit là chất khử yếu người ta đưa vào dung dịch nấu theophương pháp nấu ở nhiệt độ cao và có áp xuất để khử ôxy trong dung dịchtránh cho xenlulô không bị ôxy hóa

Phản ứng sảy ra như sau:

NaHSO3 + O2 → NaHSO4

( dưới tác dụng của kiềm, nhiệt độ cao và có mặt của ôxy)

Người ta đưa vào dung dịch nấu chất khử yếu thông thường là Natri bisunfit hoặc natri sunfit ( Na2SO3) còn nếu tiến hành nấu tẩy đồng thời thì

không cần cho chất khử vào vì nó sẽ làm giảm hiệu lực của chất ôxy hóa đểtẩy trắng.

c- Natri silicat (Na 2 SiO 3 )

Trong dung dịch nÊu cho Nattri silicat có hai nhiệm vụ chính sau đây:

+ Tạo hệ keo hấp phụ những phẩm vật bị tách ra khỏi khăn, không chochúng bám dính trở lại khăn đảm bảo cho khăn sạch hơn

+ Hấp phụ các ôxit kim loại nặng có trong nước chuyển chúng từ dạngphân tán tinh về dạng phân tán thô, các hydroxit sắt sẽ bị kết tủa thành hạt lớnmất khả năng hấp phụ vào khăn ngoài ra khi nấu tẩy đồng thời bằng H2O2 thìNatri silicat còn làm nhiệm vụ ổn định tác nhân tẩy làm cho H2O2 giải phóngôxy nguyên tử một cách từ từ

d- Chất hoạt động bề mặt

Trong thành phần của dung dịch nấu không thể thiếu được chất hoạtđộng bề mặt đó là những chất thể hiện kết hợp các tính chất sau: nhò hóa, tẩyrửa làm đều mầu, ngấm thấu, phân tán, và ổn định Riêng khả năng ngấm ướt

và tẩy rửa nhò hóa rất cần cho quá trình nấu khăn bông

Khi nấu người ta sử dụng những chất hoạt động bề mặt loại anionkhông mang ion, có khả năng ngấm ướt và nhò hóa cao đồng thời bền với môitrường kiềm, nhiệt độ cao Ýt sinh bọt

* Những biến đổi trong quá trình nấu vải:

Trong khi nấu vải sẩy ra đồng thời các quá trình hóa học, lý học khácnhau Các quá trình hóa học chủ yếu là sự phá hủy các tạp chất của xơ bôngcòn biến đổi lý học sảy ra trong cấu trúc của xơ bông

Khi nấu các tạp chất của xơ bông như pectin, hợp chất chứa nitơ,pentozan, các axit béo dễ dàng bị phá hủy và tách ra khỏi khăn trừ có sáp làkhó tách nhất, nếu sáp không được tách hết nó sẽ ngăn cản xenlulô thấm nướcgây khó khăn cho khâu nhuộm sau này nhiệt độ nóng chảy của sáp là 70 –

800C muốn tách nó ra thì nhiệt độ của dung dịch nấu phải trên 850C khi đó sáp

ở trạng thái chảy lỏng và bị nhò hóa bởi chất hoạt động bề mặt và chuyểnđộng cơ học giữa khăn và dung dịch Sáp được tách ra khỏi khăn và bị nhòhóa chuyển vào dung dịch ở dạng hạt nhỏ nhờ tác dụng tuần hoàn của dungdịch nấu

Tác dụng nấu kiềm không chỉ ở chỗ khử tạp chất của xơ bông mà cònlàm biến đổi cấu trúc lý học liên kết hydro giữa các đại phân tử bị đứt giảiphóng thêm nhiều nhóm hyđroxyl tự do làm cho xơ háo nước hơn, mặt kháccác lỗ trống giữa các đại phân tử xenlulô cũng rộng hơn làm cho dung dịchhóa chất thuốc nhuộm dễ thấm vào xơ, vì thế xơ đã nấu dễ hấp phụ thuốcnhuộm hơn xơ chưa nấu

2.3 – Kỹ thuật tẩy trắng khăn bông

2.3.1 – Nguyên lý tẩy trắng khăn bông

- Tẩy trắng khăn bông dù bằng phương pháp nào cũng phải đạt các yêucầu sau:

+ Khăn bông phải được tăng độ trắng nhưng Ýt ảnh hưởng đến độ bền + Không gây độc hại cho người lao động và ô nhiễm môi trường

+ Đáp ứng các yêu cầu hiện đại

- Chất tẩy trắng được chia làm hai nhóm chính:

+ Nhóm chất tẩy khử dùng là Na2S2O4, NaHSO3, những chất tẩy này cónhược điểm là độ trắng của khăn không bền, trong thời gian ngắn khăn bịvàng trở lại nhanh

+ Nhóm chất tẩy ôxy hóa gồm: NaClO, CH3COOH

+ Tăng trắng bằng các chất quang học

Khăn sau khi nấu, tẩy trắng quang học, tuy đã đạt độ trắng nhất địnhsong vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của khăn trắng thành phẩm nên người taphải dùng các chất tăng trắng quang học để nâng cao độ trắng của nã

( thực chất của các chất tăng trắng quang học là thuốc nhuộm mầu trắng )

Như đă giới thiệu ở trên trong phạm vi đồ án này tôi chọn chất tẩytrắng thuộc loại nhóm chất oxy hóa Vì nhóm này có nhiều ưu điểm của nhómchất tẩy khử, vì tác dụng tẩy của nó rất mạnh do chúng phá vỡ hẳn hệ thốngmang mầu của chất mầu thiên nhiên, làm cho chúng không có khả năng hồiphục mầu nữa và đạt độ trắng cao.

Tuy có ưu điểm như vậy song nó vẫn có những nhược điểm là việcchọn chất tẩy trắng phù hợp với công nghệ là rất quan trọng Hai chất tẩytrắng phổ biến dùng cho tẩy trắng mặt hàng khăn bông là: Natri hypo clorit( NaClO), hydro peroxit (H2O2)

* Natri hypo clorit ( NaClO)

Chất tẩy dùng nhiều ở thế kỷ trước song cho đến nay vẫn còn một số cơ

sở sản xuất sử dụng vì NaClO dễ mua, tác dụng tẩy mạnh Nếu khống chếđiều kiện tẩy đúng kỹ thuật thì hiệu quả tẩy trắng rất cao Nhưng trong quátrình tẩy nó có một số nhược điểm mà rất khó khắc phục:

+ Thoát ra khí Clo là loại khí đọc hại đối với cơ thể con người gây ônhiễm môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao động

+ Đặc biệt việc khó khử sạch tàn Clo trên khăn làm cho khăn bị vànggiảm độ bền trong thời gian bảo quản:

+ Những mặt hàng tẩy bằng NaClO hiện nay thị trường khối EU khôngchấp nhận, gây khó khăn cho việc xuất khẩu do vậy NaClO cũng không đượcdùng để tẩy trắng nhiều

* Hydro peoxit (H2O2)

Là chất tẩy ôxy hóa có khả năng tẩy mạnh sản phẩm tẩy trắng đạt độtrắng cao, môi trường tẩy không độc hại và tẩy được ở nhiệt độ cao nên có thểkết hợp với nấu- tẩy đồng thời tiết kiệm công đoạn rút ngắn thời gian gia côngviệc giặt sạch H2O2 sau tẩy cũng dễ dàng và đơn giản H2O2 thể hiện khả năngtẩy trong môi trường kiềm nên thích hợp cho việc nấu tẩy khăn bông

Qua phân tích ưu nhược điểm của từng loại chất tẩy trắng em quyếtđịnh chọn H2O2 là chất tẩy trắng cho mặt hàng khăn trong đồ án của mình

2.3.2 : Tẩy trắng khăn bông bằng H 2 O 2

2.3.2.1 : Đặc điểm tính chất của H 2 O 2

H2O2 là chất tẩy trắng được dùng rộng rãi trong ngành công nghệ dệt

Nó là hợp chất kém bền, dễ bị phá hủy vô hiệu hóa khi có mặt kiềm và cácmuối kim loại nặng nên nước dùng trong công nghệ tẩy trắng bằng H2O2 cầnkhử sạch các ion này

H2O2 là một axit yếu nên bền trong môi trường axit kém bền trong môitrường kiềm, kể cả trong môi trường kiềm yếu độ bền của H2O2 phô thuộcvào trị số pH của môi trường

pH = 1 ÷ 3 rất bền khi bảo quản

pH = 7 có độ bền trung bình

pH = 11 ÷ 13 (môi trường kiềm mạnh) bị phân giải nhanh rất kém bền

vững

2.3.2.2 : Khả năng tẩy trắng của H 2 O 2 được giải thích theo hai khả năng.

* Khả năng 1: TÈy trắng của H2O2 được giải thích như sau:

H2O2 giải phóng ra ôxy nguyên tử có khả năng bị oxy hóa rất mạnh tácdụng phá hủy tạp chất mầu của xenlulô mà khi nấu không cần loại bỏ đượclàm cho khăn trắng

* Khả năng 2: trong môi trường kiềm hoạt động của H2O2 tăng lên dođặc điểm của mối liên kết nội phân tử của H2O2 bị thay đổi

2.3.2.3 : Điều kiện công nghệ tẩy trắng bằng H 2 O 2

Tùy theo mặt hàng sản xuất và yêu cầu độ trắng mà người ta chọn điều

kiện và lượng dùng trong công nghệ tẩy thích hợp:

Thành phần tẩy dung dịch tẩy bao gồm:

+ Chất ngấm: tác dụng tăng khả năng thấm ướt của khăn

+ NaOH tạo môi trường ( tốt nhất pH=10,5 - 11,5): tác dụng tạo pH cho

H2O2 phân giải thoát ra ôxy nguyên tử

+ H2O2 : tác nhân tẩy

+ Na2SiO3 tác dụng làm ổn định hệ thống, hạn chế tác dụng xúc tác pháhủy vô hiệu H2O2 của các ion kim loại nặng, điều chỉnh cho phản ứng tẩy đạthiệu quả cao nhất

* Giải thích tác dụng ổn định H2O2 như sau: trong dung dịch tẩy

Na2SiO3 tạo thành hệ keo xốp, hấp phụ ion nguyên tử H2O2 và nhả ra từ từôxy nguyên tử để điều tiết quá trình tẩy không quá mạnh tránh làm hư hạikhăn và giảm hiệu quả tẩy Na2SiO3 làm thụ động các ion kim loại ( sắt, đồngcrôm, chì ) tránh cho H2O2 bị vô hiệu, Na2SiO3 kết hợp thành một phức gồm

H2O2, Na2SiO3, ion kim loại phức này sẽ bị phân giải từ từ dẫn đến đảm bảocho quá trình sảy ra không quá mãnh liệt Nếu không có chất ổn định H2O2

phân giải nhanh chóng trong môi trường kiềm ôxy nguyên tử thoát ra sẽchuyển ngay thành ôxy phân tử không có tác dụng tẩy và làm giảm hiệu quảtẩy trắng

Na2SiO3 có ưu điểm như trên và giá rẻ sản xuất được trong nước nênnhiều cơ sở vẫn dùng nhưng bên cạnh đó có nhược điểm dễ tạo thành cácmuối không tan với canxi và magie kết bám vào thành thiết bị rất khó làmsạch và bám cả vào khăn gây ra lỗi nhuộm sau này nên ngày nay việc dùng

Na2SiO3 còng bị hạn chế mà dùng các loại chế phẩm hóa học khác thay thế đểtránh các nhược điểm này như Tinoclarit GS, Stabilon HN, fastex HS-200,

2.3.3 : Tăng trắng quang học

Sau khi đã tẩy trắng bằng phương pháp hóa học, dù dùng chất tẩy nào

độ trắng của khăn vẫn chưa đạt yêu cầu mới chỉ đạt 82-85% như vậy nếu tẩythêm bằng phương pháp hóa học hiệu quả không cao gây tốn kém mà nhiềukhi còn làm háng sản phẩm Để tăng trắng của khăn hơn nữa người ta phải

dùng biện pháp tăng trắng quang học thực chất của quá trình này là do hiệuquả quang học mang lại.

Điều này được giải thích như sau:

Sắc vàng hay ánh vàng còn lại sau khi tẩy bằng phương pháp hóa họcrất khó khử sạch triệt để làm cho vải có mầu trắng đục dùa vào nguyên lý bổtrợ mầu của một số tia đơn sắc trong quang phổ ánh sáng mặt trời thì tia vàng

sẽ bị triệt tiêu khi kết hợp với tia xanh lam để thành tia vô sắc (tia trắng) làmcho vật liệu sau tăng trắng có độ trắng ánh xanh mà mắt ta cảm thụ thấy gầnnhư chúng đạt độ trắng (100%) tuyệt đối

Chất tăng trắng quang học là những chất hữu cơ có cấu tạo tương tựnhư thuốc nhuộm nhưng không có mầu và chúng có khả năng hấp thụ các tia

tử ngoại của ánh sáng mặt trời với bước sóng λ= 400 - 450 nm nhưng tia nàynằm ở phần đầu của miền quang phổ thấy được và có mầu xanh tím, mầu này

sẽ trung hòa sắc vàng còn lại trên vật liệu làm cho khăn trở nên không mầu vàmắt ta cảm thấy trắng biếc

* Các chất tăng trắng dùng trong công nghệ dệt: có ba loại

+ Loại thứ nhất: gồm những chất hòa tan trong nước và phân ly thànhion có tác dụng tăng trắng mang điện tích dương ( Cation) nên được dùng đểtăng trắng cho sản phẩm từ sợi PAN

+ Loại thứ hai: gồm những chất hòa tan trong nước và phân ly thànhIon có tác dụng làm tăng trắng quang học mang điện tích âm (anion) chúng cókhả năng liên kết với vật liệu tương tự như thuốc nhuộm trực tiếp nên có độbền nhất định với giặt giũ, ánh sáng, .và dùng để lơ cho sản phẩm từXenlulô, tơ tằm, len,

+ Loại thứ ba: gồm những chất không hòa tan trong nước nên khôngphân ly thành ion chúng được sản xuất ở dạng bột mịn phân tán được dùngchủ yếu tăng trắng cho các loại xơ tổng hợp kỵ nước

* Nhận xét:

Qua giới thiệu ở trên đối với các sản phẩm từ xơ bông phải dùng chấttăng trắng quang học loại anion và tiến hành trong môi trường kiềm yếu hoặctrung tính ở nhiệt độ 40 - 600C theo phương pháp tận trích ở cuối giai đoạntẩy trắng hóa học và lượng dùng chất tăng trắng quang học để lơ chỉ 0,01 -0,5% so với khối lượng sản phẩm.

Chất tăng trắng quang học được nhiều hãng khác nhau sản xuất cungcấp cho cả ngành dệt và ngành giấy

Chủ yếu dùng cho khăn bông là :

+ Blancofor (do hãng Baye Sản xuất )

+ Leacofo BSB ( do hãng Sondor sản xuất)

+ Hay Uvitex BHT, BHV(do hãng Ciba sản xuất)

2.4 - Kỹ thuật nhuộm khăn bông.

Nhuộm là một quá trình công nghệ phức tạp nhằm mục đích tạo chocác mặt hàng có một mầu nhất định, khác với in hoa có nhiều mầu nhuộm làmột quá trình chuyển thuốc nhuộm từ dung dịch vào xơ và cố định mầu trênđó

Quá trình chuyển thuốc nhuộm vào xơ là một quá trình phức tạp, khinhuộm tận trích ta nhúng khăn hay sợi vào dung dịch nhuộm thì thuốc nhuộm

sẽ bắt mầu vào khăn hay sợi

Quá trình nhuộm diễn ra nhanh hay chậm, đạt độ đều mầu, sâu mầu caohay thấp và có tận dụng được tối đa lượng thuốc nhuộm có trong bể nhuộmhay không sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố đó là:

+ Bản chất của thuốc nhuộm

+ Nhiệt độ nhuộm

+ Chế độ chuyển động của vải và dung dịch

+ Thành phần hóa chất, chất trợ có trong bể nhuộm và một số yêu cầukhác nữa,

Khi nghiên cứu quá trình nhuộm người ta chia ra làm 4 giai đoạn dù cácgiai đoạn này xảy ra đồng thời.

Giai đoạn 1: Thuốc nhuộm từ dung dịch khuếch tán đến bề mặt ngoàicủa xơ, giai đoạn này xảy ra nhanh nếu dung dịch được khuấy đều

Giai đoạn 2: Thuốc nhuộm được hấp phụ lên bề mặt ngoài của xơ quátrình này xảy ra rất nhanh

Giai đoạn 3: Là giai đoạn khuếch tán thuốc nhuộm vào trong xơ giaiđoạn xảy ra trong một thời gian dài nên nó quyết định tốc độ của quá trìnhnhuộm, trong quá trình nhuộm đồng thời cùng khuếch tán thuốc nhuộm đãđược hấp phụ lên bề mặt xơ làm cho quá trình nhuộm diễn ra liên tục khinhuộm dùa vào cấu tạo tính chất của thuốc nhuộm cũng như đặc điểm tínhchất của xơ, xơ càng trương nở to kích thước hạt thuốc nhuộm càng nhỏ thìmức độ khuếch tán thuốc nhuộm vào trong lõi xơ càng nhanh và ngược lại Ngoài ra còn phụ thuộc vào sự khuấy trộn của dung dịch cũng như chấthoạt động bề mặt và nhiệt độ nhuộm

Giai đoạn 4: Là giai đoạn cố định mầu thuốc nhuộm trên khăn tronggiai đoạn này giữa thuốc nhuộm và xơ phát sinh các lực tác dụng tương hỗ mànhờ đó thuốc nhuộm cố định trên xơ giữa xơ và thuốc nhuộm có thể có cáclực sau đây:

- Lực vandecvan ( liên kết do lực hót đẩy giữa các phân tử )

- Độ bền mầu giặt giò ( gia công ướt )

- Độ bền mầu ánh sáng cao

Để đáp ứng các yêu cầu trên của mặt hàng khăn bông nên trong phầnthiết kế nhuộm mầu cho khăn bông cần chú ý lùa chọn thuốc nhuộm cho hợp

lý

2.5- Chọn hóa chất thuốc nhuộm sử dụng để nhuộm mầu

Như chóng ta đều biết nước ta hiện nay chưa chế tạo được thuốcnhuộm, dường như toàn bộ thuốc nhuộm đều phải nhập khẩu Một số viện vàtrường đại học đang nghiên cứu chế tạo nhưng vẫn còn ở giai đoạn thửnghiệm Thuốc nhuộm lại là loại vật tư khá đắt việc lắm vững tính năng củamỗi chủng loại, lùa chọn cho đúng mặt hay để sử dụng bảo đảm đạt chấtlượng và hiệu quả mầu sắc cao nhất mà lại tiết kiệm nhất là việc làm cần thiết

Do vậy trong phạm vi đồ án này và do mặt hàng em thiết kế nên emchọn hai líp thuốc nhuộm: hoạt tính và hoàn nguyên để nhuộm khăn Vì hailíp thuốc nhuộm này có gam mầu phong phó, trang nhã và tươi sáng rất hợpcho thị hiếu tiêu dùng của khách hàng mặt khác hai líp thuốc nhuộm này rấtthích hợp nhuộm cho các vải sợi thiên nhiên, công nghệ nhuộm đa dạngkhông quá phức tạp

2.5.1: Thuốc nhuộm hoạt tính

Thuốc nhuộm hoạt tính là những hợp chất mầu, mà trong phân tử củachúng có chứa nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hóa trị với vậtliệu nói chung và xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm Nhờ vậy mà chúng

có độ bền mầu khá cao với gia công ướt, với ma sát và với nhiều chỉ tiêu khácnhư độ bền mầu ánh sáng cao,…

Thuốc nhuộm hoạt tính bao gồm các loại khác nhau về cấu tạo, phân tử,phạm vi sử dụng và hoạt độ nhưng có thể trình bày dưới dạng tổng quát là:

S – R – T – X

Thí dô: procion đỏ M 2BS có công thức sau:

R phải thỏa mãn được các yêu cầu kể trên Những gốc mầu được chọn vàomục đích này là mônô, điazô, antraquynon, hoàn nguyên đa vòng…

T-X- là nhóm hay gốc mang phản ứng (phần chứa nhóm hoạt động)

Nó quyết định độ bền mầu của thuốc nhuộm Hầu hết các trường hợp sựtương tác của thuốc nhuộm hoạt tính với xơ là phản ứng nucleotin

X – là nguyên tử hay nhóm nguyên tử có khả năng tham gia phản ứnghóa học gọi là nhóm phản ứng hay (nhóm hoạt tính) Khi nhuộm X có thể mất

đi hay bị thay đổi cấu tạo, nhưng nó không làm thay đổi mầu sắc thuốcnhuộm

Nhóm phản ứng X của thuốc nhuộm hoạt tính rất khác nhau có thể lànguyên tử Clo hoặc các nhóm nguyên tử chưa no (-CH = CH2 -) trong mộtphân tử thuốc nhuộm có thể chứa một hoặc hai nhóm phản ứng Khi tác dụngvới xơ, giữa thuốc nhuộm và xenlulô sẽ tạo thành mối liên kết đồng hóa trị,nhờ đó mà thuốc nhuộm bền vững với ma sát, gia công ướt và các dung môihữu cơ khác

Trong khi nhuộm, khi tiếp xúc với vật liệu (xơ) thuốc nhuộm hoạt tính

- Phản ứng với vật liệu (xơ) là phản ứng chính có dạng tổng quát T-X + HO-xenlulô → S-R-T-O xenlulô + HX.

S-R Phản ứng với nước là phản ứng phụ (thủy phân) làm giảm hiệu suất sửdụng thuốc vì vậy cần hạn chế:

S-R-T-X + HOH → S-R-T-OH-HX

Thuốc nhuộm hoạt tính khi bị thủy phân không còn phản ứng với xơsợi, do vậy sau khi nhuộm cần giặt sạch để loại bỏ hết thuốc bám dính ở bềmặt ngoài của khăn để nâng cao độ bền mầu

Khi nhuộm thuốc hoạt tính theo phương pháp gián đoạn, quá trìnhnhuộm được tiến hành theo hai bước:

+ Bước 1: Khăn được nhuộm trong dung dịch trung hòa chỉ chứa thuốcnhuộm và chất điện ly để thuốc nhuộm phân bố đều trên xơ

+ Bước 2: Đưa kiềm vào dung dịch nhuộm thường là Na2CO3 (để thuốcnhuộm không bị thủy phân ngoài dung dịch, nên đưa Na2CO3 (để thuốcnhuộm không bị thủy phân ngoài dung dịch, nên đưa Na2CO3 vào ở bước 2)

Thuốc nhuộm hoạt tính có mức độ hoạt động khác nhau

Hoạt động là tính nhạy cảm của thuốc nhuộm khi phản ứng với vật liệu

và cả khi phản ứng với nước

- Những thuốc nhuộm có độ hoạt động cao thì nhuộm ở nhiệt độ thấp(nhóm lạnh) lượng kiềm dùng thấp

- Những thuốc có độ hoạt động trung bình thì nhuộm ở nhiệt độ âmlượng kiềm dùng vừa phải

- Những thuốc có độ hoạt động thấp thì nhuộm ở nhiệt độ cao (nhómnóng) và lượng kiềm dùng cao hơn

- Để phân loại thuốc nhuộm họat tính người ta dùng các chỉ tiêu chínhsau:

+ Theo cấu tạo hóa học

+ Theo cơ chế nhuộm

+ Theo công nghệ nhuộm

+ Theo mức độ giặt sạch phần thuốc nhuộm đã bị thủy phân

* Hiện nay thuốc nhuộm hoạt tính được rất nhiều các hãng chế tạo trên thế giới sản xuất việc lùa chọn một hãng chế tạo để mua cũng là một vấn đề quan tâm cho người kỹ thuật nhuộm bởi đây không chỉ là vấn đề kinh tế mà còn có yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm nhuộm việc lùa chọn thuốcnhuộm của một số hãng nổi tiêng có là rất tốt đến chất lượng của sản phẩm tuy nhiên nó lại hạn chế phần nào đến khả năng cạnh tranh về giá của sản phẩm trên thị trường Còn nếu ta chọn thuốc nhuộm của một số hãng đến từ Trung Quốc thì chúng ta lại tiết kiệm được chi phí đảm bảo cạnh tranh về giá

cả sản phẩm tuy nhiên chất lượng của sản phẩm lại bị hạn chế nhiều

Trong phạm vi đồ án này vì là mặt hàng được thiết kế là vải khăn yêu cầu độ bền mầu cao khi sử dụng, bền mầu với gia công ướt và ánh sáng , nên tôi chọn thuốc nhuộm hoạt tính của một số hãng uy tín trên thế giới như Ciba, Bayer

TÊN MÉT SỐ THUỐC NHUỘM HOẠT TÍNH VÀ HÃNG SẢN XUẤT

Nhóm T-X

Tên thươngphẩm

Nơi, hãng sảnxuất

Cấu tạo hóa học Tên gọi, nhuộm

cho loại xơ

Điclo triazin(xenlulô)

Procion MOstazin CMika cionHelactil F

ICISec và slovackiaNhật Bản

Ba LanMonoclotriazin

(xenlulô, len)

Procion HCibacronOstazin HHelactil D

ICICibaSec và slovackia

Ba LanTriclo pirimidin

(xenlulô)

DrinmarenReacton

SandozGeidy

Diclo quinoxalin(xenlulô)

Levatix E Bayer

Diclo piridazol(xenlulô)

Primazin P BASF

Ftalazin(xenlulô)

-NH-CO-CH2- Cl Axylhalogen Cibalam Ciba

N

C N C

N C

C

N

Cl Cl

Cl

Cl

N

Vinyl sunfamit(xenlulô)acrylamit (len)

OstazinRemazolRema lanGenafixLevatix

Primasin Cibacrolam

Sec và SbvakiaHoechst

MỹMỹBeyer

BASFCiba

2.5.2: Thuốc nhuộm hoàn nguyên

Thuốc nhuộm hoàn nguyên là chất mầu hữu cơ, không hòa tan trongnước, có cấu tạo hóa học và mầu sắc khác nhau nhưng có tính chất chung làchứa nhóm xeton trong phân tử và có dạng tổng quát

Thuốc nhuộm hoàn nguyên là líp thuốc nhuộm có đủ gam mầu, mầusắc tươi sáng, có độ bền gia công ướt và ánh sáng cao, nhưng độ bền mầu masát ở mức độ trung bình

Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan trong nước nhưng do chứa nhómxeton cho nên nó có thể chuyển về dạng hòa tan dưới tác dụng của chất khử

và trong môi trường kiềm để thực hiện quá trình nhuộm

Thuốc nhuộm hoàn nguyên khi nhuộm phải có mặt của kiềm cho nên

nó được dùng để nhuộm cho những vật liệu làm từ xơ bông (xenlulô) làchính

Do đặc điểm của nhóm xeton R C = O, dưới tác dụng của chất khử(Na2S2O4) nã bị khử về dạng layco axit R C-OH dưới tác dụng của kiềm(NaOH) dạng layco axit chuyển về dạng layco bazơ R C – ONa

Ở dạng lauco bazơ không những thuốc nhuộm tan được trong nước màcòn ái lực với xenlulô Vì vậy nó bắt mầu vào khăn rất nhanh (có tính tự

R C = O

nhuộm) ở dạng này thuốc nhuộm rất dễ bị thủy phân về dạng layco axit và vớitác dụng của chất oxy hóa (oxi không khí hoặc H2O2) dạng layco axit rất dễchuyển về dạng không tan ban đầu R C = O.

Các quá trình được biểu diễn bằng phương trình sau:

Thuốc nhuộm hoàng nguyên có thể nhuộm ở nhiều dạng khác nhau đólà:

- Phương pháp layco bazơ hay gọi là phương pháp kiềm khử

- Phương pháp layco axit

- Phương pháp huyền phù

Phương pháp nhuộm layco bazơ được sử dụng rộng rãi trước đây trongcác xí nghiệp, nhưng do có một số nhược điểm nên gần đây các xí nghiệp đãchuyển sang nhuộm hoàn nguyên ở dạng huyền phù, vì nhuộm theo phươngpháp laycobazơ rất khó đạt được độ đều mầu cao khi nhuộm mầu trung vànhuộm màu đậm

Phương pháp nhuộm layco axit đã khắc phục được những điểm yếu nêutrên song vẫn còn khó khăn là khâu chuẩn bị dung dịch nhuộm phức tạp, mấtrất nhiều thời gian Còn phương pháp huyền phù khắc phục được tất cả nhữngnhược điểm trên Nên trong đồ án này tôi chọn phương pháp huyền phù đểnhuộm khăn bông

Thực chất của phương pháp huyền phù là đưa thuốc nhuộm ở dạngphân tán cao vào khăn ở dạng nay thuốc nhuộm chưa có ái lực với xenlulô,nên khi ngấm bằng dung dịch huyền phù thuốc nhuộm dễ phân phối đều trên

xơ Sau đó thuốc nhuộm được khử trực tiếp trên xơ khi có mặt của kiềm, chấtkhử ở nhiệt độ thích hợp, tạo thành hợp chất layco bazơ khuếch tán sâu vào

R C = O R C – O – OH R C – ONa [+H]

+[O]

+NaOH+H2OD¹ng

(kh«ng tan) axit (kh«ng tan)Hîp chÊt layco Hîp chÊt layco baz¬ ( tan)

bên trong lõi xơ và có ái lực liên kết với xenlulô, sau đó được tách bớt kiềmthì lại dễ thủy phân về dạng layco axit và oxi hóa về dạng nguyên thủy banđầu Do đặc điểm đó mà líp thuốc nhuộm này có tên gọi là “hoàn nguyên” khinhuộm thuốc nhuộm hoàn nguyên cần chú ý đặc biệt các yếu tố công nghệsau vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hàng nhuộm.

+ Chất khử (Na2S2O4) phải đủ để khử thuốc nhuộm và khử cả ôxi trongnước, giữ cho dung dịch ổn định, nếu thừa lượng chất khử dẫn đến lượng sốthuế bị quá khử và nếu thiếu lượng chất khử thì thuốc sẽ không được khửhoàn toàn dẫn đến khi nhuộm loang mầu

+ Chất kiềm (NaOH) cũng cần phải lấy đủ để hoà tan thuốc nhuộm.Ngoài ra còn khử cabonic trong không khí và kiềm còn bị xenlulô hấp thụmột lượng nhất định

Phản ứng kiềm tác dụng CO2 như sau:

NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

- Nếu thiếu kiềm thuốc sẽ không hòa tan hoàn toàn

- Nếu thừa kiềm thì xenlulô hấp thụ kiềm mạnh làm cho xenlulô tíchđiện âm (-) nhiều hơn làm cho thuốc nhuộm khó đi vào xơ Bởi thuốc nhuộmtích điện âm (-) và nếu dư kiềm nhiều quá thuốc nhuộm bị kết tủa Một nhómchức của thuốc nhuộm bị thủy phân dẫn đến thuốc nhuộm mầu xấu

+ Nhiệt độ nhuộm: nhiệt độ nhuộm hoàn nguyên cần phải khống chếchính xác theo hướng dẫn của nhà sản xuất vì:

- Nếu nhiệt độ quá thấp thuốc nhuộm bị khử chậm

- Nếu nhiệt độ cao thì chất khử (Na2S2O4) bị phân giải quá nhanh(mạnh) làm cho một số thuốc nhuộm bị quá khử Do vậy mọi điều kiệnnhuộm thuốc hoàn nguyên đều cần phải chính xác mới mong đạt kết quả tốt

2.5.3: Kỹ thuật xử lý hoàn tất khăn bông

Khăn sau quá trình gia công: Nếu tẩy, nhuộm và giặt giũ nhiều lần,khăn chuyển động trong máy nhiều vòng, dù sao cũng làm cho khăn bị biến

đổi về mặt cơ học, như dãn dài, co ngang, có thể sợi dọc và ngang không cònvuông góc với nhau… và dẫn đến kích thước của khăn cũng bị sai lệch.

Để sửa chữa khắc phục những nhược điểm đó là nhiệm vụ của khâu xử

lý hoàn tất khăn bông

Muốn đưa khăn về đúng chất lượng thiết kế ban đầu: khăn sau khi nấu,tẩy trắng hoặc nhuộm màu thì yêu cầu đầu tiên là phải giặt sạch để loại bỏ cáctạp chất cũng như các hóa chất còn bám lại trên khăn Khăn sau khi nấu tẩy,giặt sạch có pH = 7; mầu sắc và độ trắng đạt chất lượng mẫu chuẩn mớichuyển sang xử lý hoàn tất Đảm bảo độ bền cho khăn và an toàn cho người

sử dụng Sau đó được làm mềm cũng theo phương pháp tận trích khăn sau khilàm mềm, sản phẩm mềm mại tránh khô ráp đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng

Sau khi làm mềm khăn được xe đem đi vắt tách bớt nước, mở khổ (gỡxoắn nếu có) đem đi văng sấy: tác dụng của sấy văng là căng khổ theo yêucầu, chỉnh sợi dọc vuông góc với sợi ngang Có thể chỉnh được cả trọng lượngg/m2 và sấy, là làm cho sản phẩm khô hoàn toàn, tránh để khăn ướt quá lâugây mốc, mục khăn Sấy xong sau đó được đưa sang bộ phận kiểm tra bánthành phẩm phân loại nếu chưa đạt có thể xử lý lại… nếu đạt chuyển sangphân xưởng cất mang thành phẩm hoàn chỉnh nhập kho thành hàng hóa lưuthông bán ra thị trường

PHẦN III

THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ

Thiết kế công nghệ có ảnh hưởng đến năng suất máy, năng suất laođộng, số lượng máy, chất lượng sản phẩm, hiệu quả kinh tế Vậy khi thiết kếcông nghệ một mặt hàng cần phải dùa vào:

- Yêu cầu nguyên liệu đưa vào

- Chất lượng nguyên liệu đưa vào

- Chất lượng bán thành phẩm ở từng công đoạn

- Khả năng của thiết bị

Ngoài ra thiết kế công nghệ còn dùa trên kinh nghiệm thực tế, trình độquản lý và trình độ kỹ thuật

Với nhiệm vụ được giao, để thiết kế phân xưởng nấu tẩy, nhuộm khănmặt bông có năng suất 4000 tấn/năm cần chú ý đảm bảo các yêu cầu sau:

- Chọn thiết bị tiên tiến không bị lạc hậu nhanh và phù hợp với giacông mặt hàng khăn bông

- Thiết bị phải áp dụng được các công nghệ hiện đại đạt trình độ cao

- Thiết bị chọn cần phải đáp ứng các yêu cầu năng suất, chất lượng vàđảm bảo kinh tế

Do cấu tạo, tính chất của mặt hàng khăn bông nên công nghệ không đòihỏi quá phức tạp, công nghệ gia công có thể nấu tẩy, nhuộm trên các loại thiết

bị như: Máy BC3, SOFTFLOW hay ECOSOFTPLUS và trên máy Jet,Roto…

Để chọn thiết bị mang lại hiệu quả và kinh tế tôi chọn gồm các máysau:

+ Máy BC-3 dùng cho nấu tẩy trắng khăn bông

+ Máy SOFTFLOW dùng cho nhuộm khăn bằng thuốc nhuộm hoạt tính+ Máy ECOSOFTPLUS cho nhuộm khăn bông bằng thuốc nhuộmhoàn nguyên