Tiểu Luận quy trình nhuộm vải có nguồn gốc cenlulozo và protein

Có nhiều cách phân loại thuốc nhuộm trực tiếp, như phân loại theo ái lựctổng total affinity, theo tính chất nhuộm của hội hóa nhuộm và phối màuAnh society of dyers and colouriste – SDC h

Lời nói đầu

Ngày nay,trang phục không chỉ còn là thứ để che nắng che gió, mà còn làmột phương tiện để làm đẹp cũng như thể hiện phong cách và phần nào cátính của con người Một bộ trang phục đẹp không chỉ nhờ vào kiểu dáng,cáchmay mà còn phụ thuộc rất nhiều vào màu sắc của vải Từ trước tới giờ,khimặc một bộ quần áo đẹp,có thể chúng ta biết cách may chúng như thế nào,còn

về màu sắc,chúng ta có lẽ chỉ biết là do nhuộm mà có.Nhưng nhuộm như thếnào,sử dụng chất gì,quy trình ra sao thì có lẽ chẳng ai quan tâm đến.Chính vìvậy,được sự phân công và đồng ý của cô Phạm Thị Hồng Phượng,chúng mình

đã có những tìm hiểu về quy trình nhuộm vải có nguồn gốc cenlulozo vàprotein

Hy vọng bài tiểu luận này sẽ phần nào cung cấp một số kiến thức về vấn đểtrên

A Công nghệ nhuộm các loại vải sợi cellulose

1 Nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp

1.1 Một số tính chất và phân loại thuốc nhuộm trực tiếp

Thuốc nhuộm trực tiếp là thuốc nhuộm anion, tan trong nước, phần lớn làthuốc nhuộm azo (khoảng 45% diazo, 25% triazo, còn lại là hợp chấtmonoazo và poliazo) Thuốc nhuộm trực tiếp có ái lực mạnh với xơ sợicellulóe, nghĩa là có khả năng “rút” (hút, kéo) từ dung dịch nhuộm lên xơ sợi

và gắn chặt vào chúng, như vậy dung dịch nhuộm bị hút hoặc tận trích

Thuốc nhuộm trực tiếp phong phú về màu sắc, độ tươi màu khá, có độbền màu ánh sang tương đối tốt, độ bền màu “ướt” nói chung và độ bền giặtnói riêng trung bình, giá thuốc rẻ

Có nhiều cách phân loại thuốc nhuộm trực tiếp, như phân loại theo ái lựctổng (total affinity), theo tính chất nhuộm của hội hóa nhuộm và phối màuAnh (society of dyers and colouriste – SDC) hoặc theo thực tế áp dụng.Nếu yêu cầu độ bền màu là cao nhất thì phân loại theo SDC là thích hợpnhất, gồm 3 loại:

- Loại A: các thuốc nhuộm “tự đều màu” bao gồm những thuốcnhuộm dễ nhuộm đều màu với các phương pháp nhuộm thông thường

- Loại B: các thuốc nhuộm không “tự đều màu” thuộc loại này làcác thuốc nhuộm không dễ nhuộm đều màu, nhưng có thể đạt đọ đều màubằng một lượng muối nhất định, nên được gọi là các thuốc nhuộm kiểm soátbằng muối

- Loại C: các thuốc nhuộm khó nhuộm đều màu, nhạy với muối,chỉ có thể đạt độ đều màu bằng điểu chỉnh nhiệt độ chính xác Thuốc nhuộmtrực tiếp loại này còn là thuốc nhuộm được điều chỉnh bằng nhiệt độ

Phân loại theo ái lực tổng với 2 nhóm:

- Nhóm 1: bao gồm các thuốc nhuộm mà ái lực tổng tăng liên tụctheo nhiệt độ và đạt mức cao nhất ở thời điểm sôi

- Nhóm 2: gồm những thuốc nhuộm có ái lực cao nhất ở nhiệt độdưới 100oC

 Phân loại theo thực tế áp dụng gồm 3 chủng loại: thuốc nhuộm trựctiếp nhuộm lạnh, nhuộm nóng và nhuộm sôi

1.2 Chuẩn bị vật liệu nhuộm, hòa tan thuốc nhuộm, thành phần dung dịch nhuộm, các công nghệ nhuộm

Hàng đưa vào nhuộm vào bất cứ ở dạng nào đều phải loại bỏ triệt tất cả các tạp chất thiên nhiên và giặt sạch các tàn dư hóa chất dùng trong các côngđoạn xử lý trước Cũng không kém phần quan trọng là phải đảm bảo xử lý trước hàng đạt mức độ đồng đều cao nhất (thí dụ: độ mao dẫn, độ trắng…)

Trước khi cho vào bể nhuộm, thuốc nhuộm trực tiếp đã cân chính xácphải được hòa tan bằng nước mềm Trong trường hợp không có nước mềmthì có thể sử dụng nước máy, nhưng phải cho vào hóa chất làm mềm thíchhợp ( các chất tạo phức – càng hóa) Xong không được dùng một số chất tạophức trong trường hợp hòa tan thuốc nhuộm trực tiếp phức kim loại Tốtnhất là hòa tan thuốc ở nhiệt độ thường, rồi đổ nước nóng vào sau, nếu cầnđun sôi một thời gian ngắn và khuấy trộn liên tục Phụ thuộc vào thuốcnhuộm trực tiếp, lượng nước hòa tan gấp 15 – 50 lần lượng thuộc nhuộm.Dung dịch thuốc nhuộm trực tiếp hòa tan được rót vào bể nhuộm thông qualưới lọc hay vải lọc để giữ lại tạp chất không tan.

0 – 20% natrisunfat khan hay muối ăn

Na2CO3 chỉ sử dụng cho thuốc nhuộm trực tiếp đòi hỏi phải nhuộmtrong môi trường kiềm yếu (có chỉ định của nhà sản xuất)

Lượng chất điện ly phụ thuộc vào độ nhạy của thuốc nhuộm trực tiếp vớicác loại muối đó và vào cường độ màu nhuộm Đối với thuốc nhuộm khóđều màu, nên cho muối vào sau một thời gian nhuộm hoặc cho làm nhiều

Để giúp nhuộm đều màu nên giảm lượng muối và có thể hoàn toàn khôngdùng cho màu nhạt Đối với màu nhạt thường sử dụng từ 2 – 10% Na2SO4

tinh thể, còn màu trung đến đậm từ 10 – 20% NaCl so với khối lượng hàngnhuộm Không cho hay cho ít muối thì làm đọ tận trích thấp Ngược lại cũngkhông khuyên dùng lượng muối quá nhiều để tăng tận trích dung dịchnhuộm vì làm cho sản phẩm nhuộm không sâu và độ bền màu ma sát kém.Thông thường chỉ nên dùng 1/5 – 2/5 lượng muối cao nhất nêu trên

Chất ngấm thấu cho vào để đảm bảo hàng ngấm thấu hoàn hảo và khuếchtán đều thuốc nhuộm, lượng từ 0.5 – 2ml/l

Ngoài ra nếu cần thiết cho thêm 1 – 3% chất đều màu thích hợp

1.3 Quy trình nhuộm

a Quy trình nhuộm 1

Quy trình này đặc biệt thích hợp với thuốc nhuộm nhóm một có ái lựccao nhất trong vùng nhiệt 100oC, còn lại là thuốc nhuộm trực tiếp nhuộm ởđiểm sôi Đặc trưng là lên màu từ từ nhờ nhiệt độ tăng liên tục từ 40 đến 90 -

100oC

Dung dịch nhuộm được chuẩn bị ở 40oC với chất ngấm, nếu cần cho

Na2CO3 vào Vật liệu dệt được nấu, trong trường hợp cần thiết (như muốntươi màu hoặc với nhạt màu) thì tẩy trắng hay làm bóng Đầu tiên hàng đượclàm ngấm mấy phút trong dung dịch trên, sau đó đổ hay bơm các thuốcnhuộm đã hòa tan vào Muối ăn NaCl hay Na2SO4 cho vào như sau:

- Một lần với thuốc nhuộm trực tiếp loại A (theo phân loại SDC)

- Nhiều lần để tận trích thuốc nhuộm trực tiếp loại B và C

Bắt đầu nhuộm mấy phút không gia nhiệt, sau mới nâng lên dần nhiệt độlên vùng điểm sôi và giữ ở nhiệt độ đó một thời gian, khoảng 45 – 60 phút

để đảm bảo thuốc nhuộm gắn sâu và đều màu

b Quy trình nhuộm 2

Công nghệ này thích hợp với thuốc nhuộm trực tiếp nhóm 2 có ái lực caonhất ở nhiệt độ dưới 100oC đáng kể, còn gọi là thuốc nhuộm trực tiếp nhuộmnóng (60 - 80oC) hay nhuộm lạnh (20 - 40oC) Trong trường hợp này dungdịch nhuộm được chuẩn bị với chất ngấm, nếu cần cả Na2CO3 Hàng đượclàm ngấm mấy phút trong dung dịch đó, ở 40oC Tiếp theo cho thuốc nhuộmtrực tiếp đã hòa tan vào.

Sau đó gia nhiệt nhanh dung dịch nhuộm đến 100oC, giữ ở nhiệt độ đó từ

15 – 30 phút để đảm bảo nhuộm sâu và đều màu Hạ nhiệt đến nhiệt độ tối

ưu (tùy theo thuốc nhuộm trực tiếp là nhuộm nóng hay nhuộm lạnh như đã

để cập ở trên) Các loại muối (NaCl hoặc Na2SO4) được cho vào trong quátrình hạ nhiệt như sau:

- Một lần đối thuốc nhuộm trực tiếp loại A

- Nhiều lần đối với thuốc nhuộm trực tiếp loại B

- Tiếp tục nhuộm ở nhiệt độ nhuộm tối ưu 20 – 30 phút

c Độ tận trích dung dịch - nhuộm nước lưu

Mức độ tận trích thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào thuốc nhuộm, điềukiện nhuộm vào cường độ màu nhuộm Nhuộm màu nhạt (<1% thuốcnhuộm so với khối lượng vải) thì mực độ tận trích tốt Còn nhuộm màutrung bình (1 - 3% thuốc nhuộm) và nhất là màu đậm (4 – 5% thuốc nhuộm)

ở dung tỷ lớn (1/30 – 1/20) thì mức độ tận trích chỉ 65 – 70% Có nghĩa làsau nhuộm trong dung dịch còn lại 1/3 – ¼ tổng lượng thuốc nhuộm sửdụng Trong trường hợp này để tiết kiệm đôi khi người ta nhuộm nước lưu.Tận dụng thuốc nhuộm còn lại nên chỉ cần cho thêm 3/4 – 2/3 lượngthuốc nhuộm đã sử dụng ở mẻ đầu cùng với lương muối, các chất trợ cầnthiết bù vào lượng mà hàng nhuộm mẻ đầu đã mang đi

Tuy vậy, ngày nay ít nhuộm nước lưu ngoại trừ màu đen Lý do chính làmàu nhuộm nước lưu khó sát mẫu, tươi như màu mẻ đầu, nhất thiết khôngnhuộm nước lưu khi mà mật độ dung dịch tăng lên trên 1.5oBé đối với màutrung bình và trên 4oBé với mầu đậm bởi vì độ bền màu ma sát sẽ kém đinhiều Mật độ dung dịch nước lưu do vậy cần được kiểm tra bằng bome kế.

1.4 Các phương pháp nhuộm

Các quy trình nhuộm căn cứ vào tính chất của các loại thuốc nhuộm trựctiếp Tùy thuộc vào dạng vật liệu nhuộm và chủng loại thiết bị nhuộm mà cóphương pháp nhuộm tương ứng

a Phương pháp nhuộm ngâm hay nhuộm tận trích

Nhuộm ngâm hay nhuộm tận trích có giá trị rất lớn đối với thuốc nhuộmtrực tiếp:

Nhuộm sợi guồng trong thùng, bể thủ công khó đạt được nhiệt độ sôi, tốtnhất áp dụng quy trình nhuộm 1 ngâm dần nhiệt độ và sử dụng thuốc nhuộmtrực tiếp nhóm 1: loai A, B hay C

Khi nhuộm sợi ở máy nhuộm sợi cơ khí hay tự động thì việc lựa chọncông nghệ nhuộm thích hợp tùy thuộc vào kết cấu của máy nhuộm Nếu consợi treo ngập nhiều trong dung dịch nhuộm, thì có thể áp dụng quy trìnhnhuộm 2 với thuốc nhuộm nhóm 2, loại A và B Mặt khác, quy trình nhuộmvới thuốc nhuộm trực tiếp nhóm 1 là thích hợp hơn ở máy nhuộm mà cáccon sợi troeo trong máy chỉ luôn luôn nhúng ít trong dung dịch nhuộm

Thường dùng nhuộm vải dệt kim hay vải lựa visco Trong các máynhuộm guồng hàng nằm lâu trong dung dịch nhuộm, hơn nữa có thể giữnhiệt, chẳng hạn ở điểm sôi không khó khan Do vậy thích hợp áp dụng quytrình nhuộm 2 với thuốc nhuộm trực tiếp nhóm 2, loại A và B.

Có 1 số kiểu, dạng khác nhau Ở đây đề cập đến 2 loại chính như sau:+ Loại máy nhuộm sợi guồng mà dung dịch nhuộm tuần hoàn phunqua lỗ ống treo con sợi Ở các máy này, trong thực tế dung dịch nhuộm tuầnhoàn không thật đểu trên toàn bộ con sợi Do vậy cách an toàn nhất để đảmbảo nhuộm đều màu là kéo dài thời gian nhuộm sôi, sử dụng thuốc nhuộmnhóm 2, quy trình nhuộm 2

+ Những máy nhuộm mà dung dịch tuần hoàn dưới áp suất mạnh, đổichiều, phun ra rất đều được sử dụng để nhuộm bông rời, cúi, hoặc sợi quá đãđánh ống xốp Hàng nhuộm dưới các dạng trên đưa vào máy nhuộm ở dạngmộc, xử lý trước ngay trong máy rồi mới tiến hành nhuộm Cả hai công nghệnhuộm đều có thể áp dụng với loại máy này tùy thuộc vào thuốc nhuộm sửdụng

Vải sợi bông 100% hay vải nhuộm visco thường nhuộm ở máy nhuộmloại này Có thể nhuộm dễ đều màu với cả thuốc nhuộm nhóm 1 và 2 trongmáy nhuộm cuốn với các biện pháp kỹ thuật như cho thuốc nhuộm đã hòatan trước vào dung dịch ở điểm sôi và cho làm nhiều lần ở đầu các vòngnhuộm; cho muối vào sau thuốc cũng làm tương tự như vậy Chú ý đảm bảonhiệt độ nhuộm tối ưu với thuốc nhuộm trực tiếp nhóm 2

b Các phương pháp nhuộm ngấm, ép

Nhuộm ngấm ép (padding) liên tục hay nửa liên tục làm tăng năng suấtnhuộm, hàng nhuộm đạt chất lượng cao và đều màu Muốn vậy vải đưa vàonhuộm cần có độ mao dẫn thật cao và rất đều, có nghĩa là đã được giũ hồcẩn thận, nấu - giặt kỹ và nếu cần thì làm bóng và tẩy trắng.

Vì nồng độ thuốc nhuộm ngấm – ép tương đối cao nên cần lựa chọnthuốc nhuộm trực tiếp có độ hòa tan rất tốt Sử dụng ở đây thích hợp nhât lànhững thuốc nhuộm trực tiếp có nồng độ cao, độ hòa tan cao nhất gắn liềnvới ái lực thấp nhất (lowest subtantivity) và ít nhạy vớ chất điện ly

Dung dịch thuốc nhuộm ngấm ép ngoài thuốc nhuộm trực tiếp còn cóchất ngấm thấu để tăng ngấm thấu của vải, chất chống bọt nếu cần và đểchống “chạy màu” (migration) ở công đoạn tiếp theo đối với một số thuốcnhuộm là có lợi nếu cho thêm từ 5 – 20g/l NaCl hoặc 2g/l natri angina vàodụng dịch nhuộm Cũng có thể giảm nguy hại “chảy màu” thì chỉ nên nhuộmđều đến mức ép (pick-up) cao nhất 80% mà thôi

Vải sau khi ngấm ép thuốc nhuộm được gắn màu theo các phương phápsau:

 Trong máy nhuộm cuốn (pad – Jig):

Vải chạy một số vòng, khoảng 30 phút, ở nhiệt độ gần sôi trong dụngdịch có 10-10g/l Na2SO4 khan hay NaCl Với màu đậm cho thêm vào 10-30ml/l dung dịch nhuộm ngấm ép trước đó

 Cuộn ủ nóng (pad – roll):

Thiết bị ngấm ép cuộn ủ nóng bao gồm bộ dầu ngấm ép (pader) và buồnggắn màu Vải sau ngấm – ép đi ngay vào vùng hồng ngoài ở đó được làmnóng đến 80 – 90oC, sau đó dẫn vào buồng gắn màu rồi cuộn vào trục Tngbuồng kín, nóng 80 - 100oC và cách nhiệt này trục vải quay chậm trong thời

gian từ 1 – 8 giờ (phụ thuộc vào cường độ màu, loại thuốc và cấu trục hàng)

để thuốc nhuộm trực tiếp khuếch tán và gắn chặt vào xơ sợi

 Chưng hấp hơi nước (pad – steam):

Vải sảu khi ngấm ép dung dịch thuốc nhuộm (có thể cho thêm 50g/l ure

để tăng độ hòa tan thuốc nhuộm trực tiếp, không sấy mà đưa ngay vàobuồng chưng hấp hơi bão hào 101 - 104oC từ 1-3 phút phụ thuộc vào cường

độ màu

Trong trường hợp thuốc nhuộm chưa gắn màu tốt, thì cần thiết sau chưnghấp cho hàng chạy qua dụng dịch sôi 20 – 30g/l NaCl ở các bể giặt đầu củamáy giặt bằng mở khổ

 Cuộn ủ lạnh (pad – batch):

Vải sau ngấm ép dung dịch thuốc nhuộm như trên có thêm 100 – 150g/lure được cuộn ngay vào trục, bên ngoài bọc kỹ bằng màng nhựa kín; tốt nhấttrục vải quay chậm và giữ (ủ) khoảng 24 giờ ở nhiệt độ trong xưởng 30oC

c Mốt số lưu ý khi nhuộm lụa tơ visco và vải dệt từ xơ visco

Khi nhuộm vải lụa visco theo phương pháp tận trích chỉ cho lượng muốithông thường bằng 1/3 – ½ lượng sử dụng đối với vải sợi bông Lượng dùngphụ thuộc vào cường độ màu, dung tỷ nhuộm, chủng loại và chất lượng sợivisco

Na2CO3 cho vào chỉ để làm mềm nước Dung dịch nhuộm có tính kiềmlàm visco trượng nở mạnh không mong muốn Nhuộm bắt đầu ở 40oC, đun

từ từ lên 80 - 90oC, rồi nhuộm ở nhiệt độ đó 45 – 60 phút

1.5 Giặt và xử lý nâng cao bộ bền màu

a Giặt

Sau khi nhuộm, hàng được tách thuốc nhuộm không gắn màu và hóa chấttrợ bằng giặt kỹ với nước nóng và nước lạnh cho đến khi nước giặt trong –không màu Công đoạn giặt là rất quan trọng để có được độ bền màu ướt và

ma sát “tối ưu” hay tốt nhất có thể được Trên bề mặt hàng nhuộm giặtkhông kỹ thuốc nhuộm không gắn màu, nhất là sau đó lại đem xử lý hãmmàu thì “tàn dư” thuốc nhuộm trên kết tụ lại vàđó chính là nguyên nhân độbền màu kém

b Xử lý nâng cao độ bền màu

Nguyên lý của xử lý là tăng độ lớn phân tử thuốc nhuộm đã nằm trong xơxợi cellulose và giảm mức độ hòa tan của chúng Hai biến đổi nói trên có tácdụng ngăn cản thuốc nhuộm “thôi” màu, dễ dàng khi giặt giũ Cầm màutrước hết và chủ yếu làm tăng độ bền màu ướt Chỉ có thể làm tăng độ bềnmàu ánh sang một số thuốc nhuộm bằng xử lý với muối kim loại

Là cách phổ biến nhất hiện hay Các hợp chất này phản ứng với cácnhóm acid sunfonic có trong thuốc nhuộm trực tiếp, làm tăng độ bền màuướt ở tất cả các phương pháp thử độ bền màu dưới 60oC Nhược điểm là ítnhiều làm thay đổi màu sắc hàng nhuộm và trong một số trường hợp làmgiảm độ bền màu ánh sang Các chất hãm màu thông dụng ở Việt Nam trướcđây là Syntefix, DCU; sau này là Tinofix ECO thuộc hàng này Những nămgần đây Ciba đưa vào Việt Nam “thuốc hoạt tính làm tăng độ bền màu”Solfix E sử dụng với thuốc nhuộm trực tiếp Solophenyl của hàng này Chitiết sử dụng tham khảo cá bảng hướng dẫn kỹ thuật của các hãng

 Các dạng xử lý khác

Thí dụ như xử lý với muối kim loại (K2Cr2O7), xử lý với formandehyt,diazo hóa và ngẫu hợp hiện nay không làm nữa

Những năm gần đây, hãng Sandoz nay là Clariant sản xuất thuốc nhuộmtrực tiếp phức kim loại đông Indosol SF, sau nhuộm gắn màu bằng Indosol

CR Chất này còn tạo liên kết ngang với cellulose Kết quả làm hàng nhuộmđạt độ bền giặt rất tốt (với phương pháp thử độ bền màu giặt ISO 3 và cảISO 4) và thỏa mãn cả độ bề ánh sang Ngoài ra hàng còn đạt độ ổn địnhkích thước và có gốc hồi nhàu tốt

2 Nhuộm bằng thuốc nhuộm hoàn nguyên tan

Ete leuco thuốc nhuộm hoàn nguyên so với leuco thuốc nhuộm hoànnguyên có ái lực thấp hơn nhiều đối vơi xơ sợi cellulose, do vậy nhuộm màurất đều, và có độ bền màu như thuốc nhuộm hoàn nguyên

Thuốc nhuộm loại này khá đặt, sử dụng chỉ để nhuộm màu nhạt đến trungbình cho vật liệu cellulose khó nhuộm và có yêu cầu cao về đô bền màu nhưsợi làm bóng độ săn cao, vải bông mật độ cao… thuốc nhuộm được sản xuất

ở dạng bột dễ tan trong nước để tỏng kho cần tránh ánh nắng mặt trời trựctiếp và cả hơi acid, ở chỗ khô và thoáng mát Hiện nay thuốc nhuộm loại nàyrất ít được sản xuất và sử dụng.

2.2 Nhuộm gián đoạn

Tiến hành ở thùng, bể nhuộm, tại máy nhuộm tuần hoàn dung dịch, máynhuộm guồng, máy nhuộm cuốn theo quy trnhf một bể (single-bath method)hay hai bể (two-bath method)

và nhuộm tiếp 15 phút ở nhiệt độ đã hạ Khi nhiệt độ khoảng 35oC vừakhuấy trộn liên tục vừa cho nhanh 5ml/l H2SO4 Bé (được hòa loãng 1:5) vào

và nhuộm tiếp 15-20 phút để hiện màu Sau đó hàng được xả nước lạnh chảytràn, trung hòa ở dung dịch mới với 1g/l Na2CO3 ở 40oC và cuối cùng giặt xàphòng sôi

Giản đồ qui trình nhuộm 1 bể

 Quy trình hai bể

Quy trình này được áp dụng nhiều hơn để nhuộm sợi trong thùng, bể hay

ở máy nhuộm tuần hoàn dung dịch, vải dệt kim trong máy nhuộm guồng, vảidệt thoi nhuộm nguyên khổ tại máy nhuộm cuốn Trong dung dịch nhuộmngoài thuốc nhuộm đã hòa tan, có muối và có thể cả NaNO2 Ở bể mới tiếnhành “hiện màu”- tức là oxy hóa thuốc nhuộm tùy theo tính chất của chúng

mà áp dụng hiện màu lạnh (cold development) hay hiện màu nóng(hotdevelopment) Oxy hóa ete leuco thuốc nhuộm hoàn nguyên sang dạngpigment hoàn nguyên không tan theo công nghệ “hiện màu lạnh” 20-25oCthì dung dịch chứa NaNO2 và H2SO4 Còn oxy hóa hiện màu nóng 50-70oCthì dung dịch chỉ có H2SO4 vì NaNO2 trong trường hợp này thường chongay vào dung dịch nhuộm rồi Nhiệt độ cao thì oxy hóa nhanh và một vàithuốc nhuộm có thể “quá oxi hóa” nên phải cho thêm vào dung dịch hiệnmàu 1-2g/l ure

Quy trình nhuộm như sau: cho thuốc nhuộm đã hòa tan trước qua lưới lọcvào dung dịch nhuộm ở nhiệt độ quy định (đối với thuốc nhuộm cần tan với

Na2CO3 thì cho thêm 1g/l chất này) và nhuộm trong 10 phút Tiếp theo trongvòng 15 phút cho 10-100g/l NaCl hay Na2SO4, chia làm nhiều lần và nhuộmtiếp 20 phút Lấy mấu thử so màu cùng mẫu chuẩn, nếu đạt thì hiện màu

Phần lớn thuốc nhuộm hấp thụ cao nhất vào xơ sợi ở nhiệt độ 20-30oC,nhiệt độ tăng thường độ tận trích lên hàng giảm Cho muối vào nhằm tăngtận trích Nhưng đối với một vài thuốc nhuộm lại cần cho 0.5-2ml/lammoniac 25% (thay chất làm đều màu) để giảm tốc độ tận trích Hiện màulạnh ở thùng, bể hay máy nhuộm tuần hoàn dung dịch thích hợp với thuốcnhuộm dễ hay tương đối dễ oxy bằng 5-35ml/l H2SO4 66oBé (pha loãng 1:5)

và 0.5-2g/l NaNO2 (cần khuấy trộn liên tục), trong vòng 15 phút, ở 20-25oC.Sau đó xả kỹ bằng nước lạnh rồi trung hòa bằng 1-5g/l Na2CO3 ở 40oC, cuốicùng là nấu xà phòng sôi Hiện màu nóng bằng 5-20ml/l H2SO4 66oBé có thểtiến hành với tất cả các thuốc nhuộm Với thuốc nhuộm nào (theo chỉ địnhcủa nhà sản xuất) dễ quá oxi hóa thì ngoài ure cho vào như đã nêu còn cầncho vào chất trợ thích hợp để ngăn ngừa biến màu Có thể hiện màu ở máynhuộm cuốn

Giản đồ qui trình nhuộm liên tục Lưu ý quan trọng: thuốc nhuộm hoàn nguyên tan oxy hóa- hiện màu

trong dung dịch acid chứa NaNO2 để trở lại dạng không tan của thuốcnhuộm hoàn nguyên Thí dụ với Indigosol O như sơ đồ phản ứng:

Đồng thời với việc oxy hóa thuốc nhuộm từ dạng I sang dạng II cũngsinh ra khí NO2 màu nâu gây ngạt thở, do vậy ô nhiễm nặng nề môi trườnglàm việc, cần phải có chụp hút khí thải ra ngoài và xử lý khí thải.

3 Nhuộm bằng thuốc nhuộm azo không tan

đỏ cờ) Thuốc nhuộm loại này chỉ có vai trò quan trọng trong in hoa

3.2 Quy trình công nghệ nhuộm

Quy trình công nghệ nhuộm azo không tan gồm những công đoạn chínhsau:

- Nhuộm nền với dung dịch naphtol.

- Loại bỏ naphtol dư thừa bám dính trên bề mặt vật liệu nhuộm

- Hiện màu (development) tức là tạo thản thuốc nhuộm azokhông tan tại chỗ trong xơ sợi cellulose bằng phản ứng kết hợp giữa naphtol

và hợp chất diazo hóa (amin diaxo hóa hay muối diazo ổn định)

- Xử lý đảm bảo màu sắc cuối cùng và độ bền màu

Sau đây chỉ đề cập đến chuẩn bị dung dịch nhuộm nền mà dung dịch hiệnmàu

a Chuẩn bị dung dịch nhuộm nền

Naphtol dãy AS (dystar) là bột không tan với nước tạo ra dung dịch keokhông thật bền hay bền có giới hạn (limitedstability) có xu hướng thủy phân.Bởi vậy phải làm ổn định bằng các chất bảo vệ keo và formandehit Hòa tannaphtol theo hai cách thức: “nóng” hay “lạnh” Đơn cụ thể để hòa tan từngloại naphtol tạo thành naphtolate mỗi nhà snx có ghi trong cataloge thuốcnhuộm của họ

Ở cách chuẩn bị hoà tan “lạnh” trước tiên đánh nhão naphtol với rượubiến tính (Denatured alcohol), sau đó cho xút vào, tiếp theo là nước mềm ở

40oC; khuấy trộn để naphtol hòa tan tạo thành dung dịch trong rồi cho tiếpfomandehit Sau 5-10 phút mới đổ dung dịch naphtolate đậm đặc trên vàodung dịch nhuộm có NaOH và chất bảo keo (protective colloids) rồi sau mớicho dung dịch NaOH 38oBé vào Với một số Naphtol càn đun nhẹ để tạo ranaphtolate nhanh Tiếp theo cho nước mềm, sôi vào, hay đun sôi nhẹ để códung dịch trong suốt Sau khi làm lạnh đến 40oC bằng cách cho thêm nướclạnh rồi khuấy chậm đều mới cho tiếp formandehyt Để dung dịch đậm đặc 5phút rồi đổ vào dung dịch nhuộm có xút và chất bảo vệ keo Trong thực tế

sản xuất thường hòa tan “lạnh” vì đơn giản và là tiền đề nhuộm đạt đọ bềnmàu ma sát lơn hơn.

Gần đây một số hãng sản xuất naphtol ở dạng mịn được hòa tan dễ dàngbằng cách rắc vào nước nóng có xút Còn đơn giản nhất để tạo thành dungdịch naphtolate là sử dụng naphtol lỏng như một số “naphtanilides liquid”30-50% của hãng ROH (Rohner Ltd) Cần ghi nhớ là lượng xút để hòa tannaphtol chỉ là một phần xút cần dùng (cho 1kg naphtol mỗi loại hãng sảnxuất đều đưa ra lượng xút lý thuyết cần thiết)

b Diazo hóa amin thơm (Fast colour fastbases):

Đơn cụ thể chuẩn bị dung dịch diamo mỗi hãng sản xuất đều đưa ra trongcataloge của mình Dưới đây chỉ nói về phương pháp chung

Amin hay “bazơ” màu được đánh nhão với nước lạnh có chất khuếch tán,sau đó cho HCl 20oBé vào, rồi mới cho dung dịch natri nitrit Hoặc theo quytrình ngược lại, nghĩa là trước tiên “mài” amin với dung dịch NaNO2, sau đómới khuấy trộn trong HCl Cho 1 mol amin cần 3 mol HCl và 1,1 – 1,2molNaNO2 Diazo hóa trong 20-30phút Trong suốt quá trình diazo hóa phảithừa HCl và NaNO2 trong dung dịch Kiểm tra bằng giấy đỏ Congo (I.C.Direct Red 28) đối với lượng acid phải chuyển màu xanh và bằng giấy iot-tinh bột (Starch potassium iodide paper) cho lượng thừa NaNO2 cũng phảichuyển màu xanh Rất quan trọng sử dụng chất khuếch tán-chất khuếch tánkhông ion hóa thích hợp nhất Nhiệt độ diazo hóa cần giữ 10-15oC Phản ứng

là tỏa nhiệt nên trong các tháng hè, hoặc ở nơi nhiệt độ luôn luôn cao thì cầndùng nước để làm lạnh Nếu trên 15oC thì amin đã diazo hóa bị phân giải.Sau diazo hóa cần trung hòa lượng HCl thừa, nếu không sẽ cản trở sự kếthợp với naphtol ở công đoạn sau, thông thường bằng natri axetat Lượng hóa

chất trung hòa thường được dẫn trong các bảng của các nhà sản xuất thuốcnhuộm Diazo hóa đơn giản và nhanh chóng với “Bases” dạng lỏng nhưROH Fast Bases liquid.

c Hòa tan muối diazo ổn định (Fast Color Salts):

Về nguyên tắc dung dịch được chuẩn bị bằng cách hòa “muối màu” vớilượng nước ở 25-30oC, khoảng 5 lần lớn hơn khối lượng của nó, cùng mộtloại nhỏ chất khuếch tán không ion rồi khuấy đểu đến tan Một số “muốimàu” khi hòa tan phải cho CH3COOH hay acid formic

Dung dịch “muối màu” hòa tan không bền nên phải sử dụng ngay, nhưngnếu để dưới 10oC thì ổn định lâu hơn

3.3 Nhuộm vải sợi bông

Có thể nhuộm sợi các loại vải bông 100% các loại bằng các phương phápgián đoạn, nửa liên tục hay liên tục Nhưng quan trọng nhất là phương phápliên tục vì thuốc nhuộm sử dụng thấp, năng suất cao và đạt chất lượng tốtvới ba công đoạn chính: nhuộm nền - sấy trung gian - hiện màu và giặt cuốicùng

a Nhuộm nền

Bằng phương pháp tận trích

Trong dung dịch có thành phần ngoài naphtol đã hòa tan gồm:

10ml/l NaOH 38oBé đối với nhuộm không muối

4ml/l NaOH 38oBé nếu có muối (với naphtol ái lực thấp)

3-10ml/l chất bảo quản keo như dầu mỏ Thổ Nhĩ Kỳ

0-30g/l NaCl hay Na2SO4

Nhiệt độ dung dịch 30oC; thời gian 30 phút; dung tỷ 1:20

Tất cả các naphtol đều thích hợp nhuộm trong thùng, bể, máy nhuộm tuần hoàn dung dịch, và máy nhuộm cuốn

Bằng phương pháp ngấm – ép liên tục

Dung dịch đậm đặc naphtolate được chuẩn bị tốt nhất theo cách hòa

“nóng” rồi đưa vào bể pha có:

NaOH 38oBé (tùy loại vải) 5-10ml/l; với vải làm bóng 5-7ml/l

Dầu đỏ Thổ Nhĩ Kỳ 15-30ml/l hay chất khuếch tán (Kortamol NNO) 5ml/l

2-Ngấm ép ở đầu máy ngấm – ép với mức ép 60-100%

Nhiệt độ dung dịch 60-90oC; 1-5giây

b Xử lý trung gian

 Với hàng nhuộm nền theo phương pháp tận trích: tùy theo chủng loạivật liệu mà loại bỏ naphtol thừa bằng vắt ly tâm, hút chân không, ép táchnước hoặc giặt trong dung dịch kiềm có muối (chỉ áp dụng cho naphtol có áilực cao)

 Đối với hàng ngấm ép liên tục: sấy gió nóng (hot-flue) ở 60-90oC.Hàng đã sấy phải được bảo vệ trước ánh nắng mặt trời, hơi acid và độ ẩm

Ngoài ra còn có thể cho thêm 2-20g/l CH3COONa tinh thể và 0.5-5ml/l

CH3COOH 50% để trung hòa và điều chỉnh ph tối ưu

Ngấm ép 1-5 giây với mức ép 100%, tiếp theo “hong gió” 30-60 giây

Trong dung dịch muối màu đã hòa tan, nhiệt độ 10-15oC trong thời gian20-30 phút (phương pháp tận trích), 1-5 giây (phương pháp liên tục)

d Xử lý cuối cùng

Giặt lạnh trong dung dịch 1-2ml/l HCl 20oBé

- Giặt lạnh đến trong nước (phản ứng trung hòa)

- Nấu xà phòng 20-30 phút, nhiệt độ gần sôi ngoài chất giặt còn 1-3g/l

với xơ sợi không có ái lực Pigment bởi vậy gắn chặt vào xơ sợi bằng chấttạo màng - kết dinh (binding agent) Màng (film) tạo thành do xử lý nhiệt làdẻo, đàn hồi (flexible) và trong suốt không làm giảm độ tươi màu củapigment cũng như độ bền ánh sang của nó Nhuộm pigment thường chỉ giớihạn từ màu nhạt đến trung bình.

4.2 Quy trình công nghệ nhuộm

Là công nghệ nhuộm vải tấm liên tục gồm 3 công đoạn cơ bản sau:

Ngấm ép dung dịch nhuộm → sấy trung gian → xử lý gắn màu

a Thành phần và chuẩn bị dung dịch ngấm ép:

Ngoài pigment chuyên dùng như Acramin, Helizarin, Imperon (dystar),còn có chất tạo màng kết dính chính như Acramin FKLN là dung dịch phântán của acrylate tự tạo liên kết ngang và đồng trùng hợp styrene chuyên dùngcho nhuộm ép pigment; các hóa chất khác, thí dụ chất xúc tác, chất trợ làmtăng thẩm thấu, đều màu và chống cháy như Erkantol AMF (Bayer) Ngoài

ra còn có thể có thêm các chất chống bọt, làm mềm và chất trợ khác

Dung dịch ngấm ép được chuẩn bị ở nhiệt độ thường (30oC) như sau:Cho “binder” và chất chống bọt (nếu cần) vào nước mềm rồi chỉnh ph đến 8bằng ammoniac Sau đó cho pigment vào, tiếp theo là các chất trợ và chonước thêm đến lượng cần thiết Khuấy trộn các chất nhẹ nhàng, khuấy mạnhsinh bọt Chất xúc tác chỉ cho vào trước khi sử dụng (chạy máy) Đơn côngnghệ cụ thể tủy theo cường độ màu nhuộm và chỉ định của hãng sản xuất

b Quy trình nhuộm

Vải đã được xử lý trước đưa ngấm ép dung dịch đã chuẩn bị như trên ởnhiêt độ thường, ép thật đều, mức ép thuốc tốt nhất vải được sấy sơ bộ bằng

hồng ngoại (IR pre-drying) để giảm độ ẩm xuống 30% nhằm chống chạymàu Tiếp theo có thể tiến hành hai cách:

- Sấy trung gian tại máy văng (tender) ở nhiệt độ 100oC rồi xử lýnhiệt cũng tại máy đó 1 phút ở 170-180oC

- Hoặc sấy gió nóng (lượng không khí đưa vào thấp) ở 80-120oC,rồi tốt nhất xử lý ở máy “hấp nhiệt” (curing oven) 2 phút với 150-160oChay 5 phút ở 130-140oC Cuối cùng xử lý gắn màu

5 Nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính

5.1 Lý thuyết nhuộm

Thuốc nhuộm hoạt tính là thuốc nhuộm quan trọng nhất hiện nay đểnhuộm vải sợi cellulose (cotton, visco…) và các loại vải sợi pha cellulose.Thuốc nhuộm hoạt tính phản ứng với xơ sợi bởi phản ứng cộng hay phảnứng thế giữa hệ thống hoạt tính trong phân tử thuốc nhuộm và nhóm thíchhợp của phân tử xơ sợi Như vậy, thuốc nhuộm hoạt tính thực hiện phản ứnggắn màu với xơ sựoi bằng liên kết cộng hóa trị khác hẳn với các loại thuốcnhuộm cổ điển như trực tiếp, hoàn nguyên…

Theo lý thuyết nhuộm, quá trình nhuộm được chia làm 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: thuốc nhuộm khuếch tán từ dung dịch tới bề mặt

Giai đoạn 2: thuốc nhuộm bị hấp phụ lên bề mặt xơ

Giai đoạn 3: thuốc nhuộm khuếch tán từ bề mặt xơ vào lõi xơ

Giai đoạn 4: thuốc nhuộm thực hiện liên kết hóa học với xơ

Trong quá trình nhuộm, giai đoạn quyết định nhất là giai đoạn 3, ở giaiđoạn này thuốc nhuộm khuếch tán từ bề mặt của xơ vào các mao quản bên

ngắn giai đoạn 3 để tiết kiệm thời gian nhuộm Mặt khác, trong quá trìnhnhuộm thuốc nhuộm hoạt tính bên cạnh phản ứng chính với cellulose cònxảy ra phản ứng thủy phân không thể tránh khỏi với nước:

Phản ứng thế:

Phản ứng cộng:

Đặc điểm nổi bật của thuốc nhuộm hoạt tính là cho màu nhuộm rất tươi,

độ đều màu và bền màu rất cao Tuy nhiên, độ bền màu với clo và cloritkhông được tốt lăm Công nghệ nhuộm đơn giản, có thể áp dụng rất nhiềuphương pháp nhuộm Phạm vị ứng dụng của thuốc nhuộm hoạt tính khárộng, không chỉ nhuộm được vải sợi cellulose (bông, visco, lanh, đay, gai)

mà còn nhuộm được cả len, tơ tằm, polyamide

Nhược điểm lớn nhất của thuốc nhuộm hoạt tính là dễ bị thủy phân trongmôi trường kiềm nên làm giảm hiệu suất gắn màu, những phân tử thuốcnhuộm bị tủy phân không thực hiện liên kết với xơ sợi được mà chỉ bámdính trên bề mặt xơ, nếu không loại bỏ được triệt để sẽ làm giảm độ bền màu

ướt và ma sát; mặt khác nước thải nhuộm bị đậm màu nên khó khử màuhoàn toàn được.

Thuốc nhuộm hoạt tính 50 năm qua phát triển rất mạnh, rất đa dạng vềchủng loại, từ những thuốc nhuộm đơn chức (monofunctional dyes) với 1hay 2 nhóm hoạt tính dến thuốc nhuộm lưỡng chức (bifunctional dyes) và đachức (polyfunctional dyes) nhằm chủ yếu tăng hiệu suất gắn màu (fixationdegree) và giảm thủy phân thuốc nhuộm Những năm gần đây, còn phát triểncác loại thuốc nhuộm hoạt tính dùng ít muối trong nhuộm tận trích nhưCibaron LS hay Remazol EF

5.2 Thành phần dung dịch nhuộm

a Nước

Phải dùng nước mềm để hòa tan thuốc nhuộm hoạt tính và nhuộm Chỉmột số ít thuốc nhuộm hoạt tính nhạy cảm với nước cứng nhưng vì côngđoạn gắn màu có sử dụng iiềm nên phải tránh hiện tượng nước cứng kết tủa.Nếu không có nguồn nước mềm để sử dụng thi cho một lượng nhỏ natrihexametaphosphat vào nước nhưng tránh thừa quá mức làm giảm hiệu suátgắn màu Sử dụng các chất càng hóa hữu cơ như acid etylendiamin tetraacetic (EDTA) có thể làm biến màu và giảm độ bền ánh sáng Tất cả cácthuốc nhuộm hoạt tính phức kim loại, ngoài trừ dẫn xuất của đồngphtaloxyanin đều bị hiện tượng trên Tuy nhiên, vẫn có thể sử dụng mộtlượng nhỏ EDTA để giải quyết vấn đề nếu như sử dụng nhiều phương phápkhử nước cứng mà vẫn không có kết quả giảm tác dụng xấu của các ionđồng hoặc sắt tự do lên thuốc nhuộm hoạt tính không chứa kim loại

b Muối

Muối được sử dụng trong nhuộm tân trích vì ái lực của nhiều thuốcnhuộm hoạt tính thấp Trong nhuộm ngấm ép – chưng hấp cũng cho mộtlượng muối lớn để ngăn ngừa thôi màu.

NaCl là muối biển có chứa các tạp chất magic và canxi cần tránh dùng vìkhi cho kiền vào các tạp chất trên sẽ tạo tủa hydroxyt khó loại bỏ, gây ranhiều sự cố trong quá trình nhuộm Kết tủa tạo ra không nhưng cản trở dòngdung dịch, gây hiệu quả lọc mà còn làm giảm hiệu suất lên màu, gây loangmàu và làm giảm độ bền ma sát

Muối “Glaube” Na2SO4 tính khiết cao, ở dạng khan được ưa dùng nhưngkhó hòa tan nên không được cho thẳng vào dung dịch nhuộm mà phải hòatan cẩn thận bằng nước nóng và khuấy đều, sau đó mới cho nước ở nhiệt độthường vào cho đủ lượng cần sử dụng Cần chú ý kiểm tra nahso4 thườnghay có trong muối trung tính Na2SO4, nếu có thì phải bổ sung Na2CO3 Muối

từ mọi nguồn đều phải không cókiềm, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng gắnmàu trước hay thuốc nhuộm bị thủy phân

c Kiềm

Na2CO3 – soda (98%) được sử dụng nhiều nhất để gắn màu, naHCO3 vàNaOH cũng khá quan trọng, chỉ nên dùng soda có độ tinh khiết cao và đưavào dung dịch ở dạng hòa tan hoàn toàn

NaHCO3 cũng như soda không được dể ở nơi có hơi ẩm, hòa tan ở nhiệt

độ thấp và không được đun trực tiếp bằng ống hơi

NaOH – xút phải không có tạp chất, nhất là sắt và chỉ được sử dụng ởdạng dung dịch với nồng độ nhất định được chuẩn bị từ xút mảnh khô hoặc

ở dạng xút lỏng biết rõ nồng độ

d Urê

Thường dụng trong nhuộm ngấm ép liên tục hay bán liên tục Có tácdụng như chất hút ẩm, cho vào dung dịch thuốc nhuộm làm tăng độ hòa tancủa thuốc nhuộm hoạt tính.

Khi gắn màu thuốc nhuộm hoạt tính ở nhiệt độ cao, trong môi trường đọ

ẩm cao và kiềm mạnh thì một số thuốc nhuộm hoạt tính bị khử Để bảo vệ

chống lại hiện tượng trên, thường cho vào 1-3g/l m-nitrobenzensunfonat

(chất oxy hóa nhẹ)

Để giảm hiện tượng di tản thuốc nhuộm hoạt tính trước hay trong quátrình gắn màu, thường cho vào dung dịch ngấm ép chất chống chạy màu.Bằng tác dụng cơ học, chất chống chạy màu sẽ khống chế được sẹ dịchchuyển của thuốc nhuộm hoạt tính chưa gắn màu Sử dụng làm chất chốngchạy màu là alginate hay hồ tổng hợp Hồ alginate thích hợp cả cho nhuộmcellulose thiên nhiên (bông) và cellulose tái sinh (visco) Nếu nhuộm liên tụcvải pha bằng hỗn hợp thuốc nhuộm phân tán và hoạt tính thì dùng hồ tổng

hợp tốt hơn Muối NaCl cũng có tác dụng chống chạy màu với nồng độ 10g/l.

5.3 Công nghệ nhuộm

a Nhuộm tận trích

Thuốc nhuộm hoạt tính có thể áp dụng các phương pháp nhuộm giánđoạn (từng mẻ) cho tất cả các dạng vật liệu dệt, các loại xơ sợi cellulose ởcác máy nhuộm thích hopẹ như máy nhuộm bông rời, máy nhuộm sợi quả,máy nhuộm guồng, máy jet…

Các thuốc nhuộm hoạt tính nhuộm thích hợp nhật cho nhuộm gián đoạn tận trích phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Quy trình nhuộm gồm ba công đoạn:

- Hút, tận trích thuốc nhuộm từ dung dịch có muối trong môitrường trung tính.

- Cho kiềm vào để giúp phản ứng gắn màu giữa thuốc nhuộmhoạt tính đã hấp phụ và xơ sợi

- Giặt hóa chất để loại bỏ chất điện ly, kiềm vào thuốc nhuộmhoạt tính không gắn màu

Công nghệ tiến hành theo trình tự sau:

- Chuẩn bị máy nhuộm, nước và vật liệu nhuộm thích hơp

- Điều chỉnh nhiệt độ dung dịch tới mức quy định

- Kiểm tra ph (không vượt quá 7) và điều chỉnh bằng

CH3COOH loãng nếu cần

Đơn công nghệ:

Tùy theo từng loại thuốc nhuộm hoạt tính, thiết bị nhuộm mà sử dụngnồng độ chất trợ nhuộm, chất điện ly, chất kiềm cũng như chọn dung tỷnhuộm cho phù hợp:

Thuốc nhuộm hoạt tính x% so với vải