KỸ THUẬT NHUỘM xơ CELLULOSE với THUỐC NHUỘM TRỰC TIẾP

Độ bền màu với ánh sáng của thuốc nhuộm trực tiếp trên sợi cellulose đa dạng từ yếu đến mạnh rõ rệt, mặc dù vậy cũng có một vài thuốc nhuộm tạo phức với đồng kim loại có độ bền màu với á

KỸ THUẬT NHUỘM XƠ CELLULOSE

VỚI THUỐC NHUỘM TRỰC TIẾP

I Giới thiệu:

Thuốc nhuộm trực tiếp vốn được sử dụng để nhuộm cotton và các loại xơ cellulose khác Dung dịch trong nước nhuộm cotton luôn luôn có mặt các chất điện ly như NaCl và Na2SO4 Thuốc nhuộm trực tiếp không yêu cầu sử dụng chất ăn màu và như tên gọi cùa nó, phương pháp nhuộm cũng khá đơn giản Vật liệu cần nhuộm được cho vào bồn theo sự hòa tan thuốc nhuộm Bồn sau đó được đun nóng dần dần, thường là đến nhiệt độ sôi, và thêm muối vào để đẩy mạnh quá trình nhuộm

Nhiều thuốc nhuộm trực tiếp tương đối rẻ Chúng có đủ các loại màu nhưng lại không chú trọng lắm đến độ bóng của màu Nhược điểm chính của chúng là giảm độ bền màu khi giặt Điều này giới hạn việc sử dụng của chúng đối với các loại vật liệu ở khâu mà độ bền màu với quá trình giặt không phải chú trọng Độ bền màu với ánh sáng của thuốc nhuộm trực tiếp trên sợi cellulose đa dạng từ yếu đến mạnh rõ rệt, mặc dù vậy cũng có một vài thuốc nhuộm tạo phức với đồng kim loại có độ bền màu với ánh sáng rất tốt Thông thường, sự sâu màu của quá trình nhuộm, sự giảm độ bền màu trong quá trình xeo ứơt và sự tăng độ bền màu đối với ánh sáng Các phương pháp hậu xử lí khác nhau của quá trình nhuộm làm tăng độ bền màu khi giặt Tuy nhiên trong một vài trường hợp, các phương pháp hậu xử lí làm giảm độ bền màu đối với ánh sáng Chúng cũng có thể không gây ra sự thay đổi về màu mà tạo nên nhiều khó khăn trong chỉnh sửa độ bóng và dung hòa màu sắc

Cotton và các loại sợi Cellulose khác được nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp, sulfur, hoạt tính, vat, azo- nhiều dạng nhuộm hơn các lọai xơ khác Mỗi loại thuốc nhuộm này có các phương pháp ứng dụng, bản chất nhuộm, giá cả tính bền, và giới hạn màu riêng, và thêm vào

đó cũng có những ưu nhược điểm riêng Đối với mỗi nhóm, ứng dụng và các tính chất biểu hiện là khác nhau một cách đáng chú ý, vì thế mà việc lựa chọn mỗi loại thuốc nhuộm để dùng

là không dễ Thuốc nhuộm trực tiếp thường ngày nay không đáp ứng những yêu cầu về độ bền giặt rất nghiêm ngặt dành cho trang phục và vải vóc Trong những năm gần đây, thuốc nhuộm trực tiếp phân phối trên thị trường làm giảm dần sự ưa chuộng của thuốc nhuộm hoạt tính Thuốc nhuộm sau này có độ bền màu với giặt tốt trên chất liệu cellulose và thường có màu sáng

II. Cấu tạo hóa học của thuốc nhuộm trực tiếp:

Thuốc nhuộm sulfonate azo là thành phần ưu thế của thuốc nhuộm trực tiếp (1, hình 14.1) Chúng thường là hợp chất 2, 3, 4 gốc azo Các dạng sau này thường là màu nâu và đen Thuốc nhuộm trực tiếp luôn có cấu trúc phân tử dài phẳng Thông thường, mở rộng quy mô ghép đôi, làm dài hơn sự hấp thu bước sóng ánh sáng cực đại Thuốc nhuộm lục phải có hai dải hấp thu nằm trong khoảng đỏ và tím của phổ thấy được Thuốc nhuộm polyazo lục tất nhiên sẽ là màu

mờ và hơi xanh xanh Thuốc nhuộm trực tiếp lục sáng có cấu trúc thuốc nhuộm vàng và xanh liên kết với nhau bởi nhóm nối mà ngăn sự ghép đôi lẫn nhau của chúng (3, hình 14.1)

Có một vài thuốc nhuộm trực tiếp stilbene vàng và da cam thu được từ phản ứng trùng hợp của acid 4-nitrotoluene-2-sulfonic Những loại này thường có thành phần không xác định, nhưng có stilbene, azo và nhóm azoxy Sulfonate đồng phtalocyanin cho ra thuốc nhuộm màu ngọc lam Thuốc nhuộm này có độ bền với ánh sáng tốt, nhưng độ bền ướt thấp và kém nâng

cao màu Nhiều loại thuốc nhuộm xanh dựa trên cấu trúc triphenodioxazine (4, hình 14.1) có

độ bền với ánh sáng tốt Cũng có một phức đồng azo pre-matallised mà cho quá trình nhuộm bền màu với ánh sáng (2, hình 14.1)

Nhiều sự lắp ráp thuốc nhuộm trực tiếp azo dựa trên benzidine và dẫn xuất của nó, như là Congo đỏ (hình), và một vài loại được làm từ 2-naphthylamine, đã không cò sản xuất ở nhiều nước Benzidine và 2-naphthylamine được nghi là chất gây ung thư

Mặc dù thuốc nhuộm trực tiếp có cấu trúc gần giống với thuốc nhuộm acid, nhưng chúng thường có khối lượng phân tử nặng hơn và cấu trúc phân tử phẳng bị kéo dãn Tuy nhiên không

có ranh giới rõ ràng giữa thuốc nhuôm acid và trực tiếp Một vài thuốc nhuộm trực tiếp nhuộm được sơị protein và nylon cũng như một vài thuốc nhuộm acid nhuộm được cotton

III Thuộc tính nhuộm của thuốc nhuộm trực tiếp:

III.1 Phân loại theo đặc tính nhuộm:

Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hóa học không được sử dụng nhiều để phân loại thuốc nhuộm bởi vì có nhiều những thuốc nhuộm có cấu trúc tương tự nhau có thể có những ứng dụng và tính chất phai màu khác nhau Thuốc nhuộm trực tiếp khác nhau nhiều trong cách nhuộm làm phát sinh vấn đề tương thích Nhóm thuốc nhuộm trực tiếp phân theo thuộc tính nhuộm vì thế mà có hiệu quả hơn Phân loại thuốc nhuộm phổ biến là phân loại theo The Society of Dyers and Colorists( SDC) dựa trên tính năng đều màu, khả năng đáp ứng với sự tăng lên của nhiệt độ nhuộm và khi thêm muối trong suốt quá trình nhuộm kiệt

III.1.1 Thuốc nhuộm trực tiếp SDC nhóm A:

Đây là nhóm thuốc nhuộm có khả năng tự đều màu với khả năng bám tốt, ngay cả khi có

sự xuất hiện của muối Chúng thường cần một lượng muối tương đối cho quá trình ngấm kiệt bởi vì khả năng nhuộm trực tiếp thấp hơn Những thuốc nhuộm loại này thường là thuốc nhuộm mono hoặc bis- azo khối lượng phân tử thấp và một vài nhóm anion sunfonate gắn trên mỗi phân tử Vì vậy mà chúng có khả năng tan tốt trong nước và không bị tập hợp lại trong nước Quá trình nhuộm bắt đầu ở 500C với sự có mặt của muối, quá trình được đun nóng trong khoảng 30- 40 phút thì đạt nhiệt độ sôi, giữ ở nhiệt độ sôi thêm 1 giờ nữa Thêm muối với lượng tăng dần để thúc đẩy quá trình ngấm kiệt, lượng muối tổng cộng 5- 20 owf NaCl tùy thuộc vào độ đậm của màu và tỉ lệ dung dịch muối Dù những thuốc nhuộm này sẽ cho quá trình ngấm kiệt tốt hơn ở nhiệt độ thấp hơn, nhưng nhuộm tại nhiệt độ sôi lại đều màu hơn và khả năng thâm nhập vào xơ tốt hơn

III.1.2 Thuốc nhuộm trực tiếp SDC nhóm B:

Đây là những thuốc nhuộm nhạy cảm với muối hay có khả năng kiểm soát muối với tính

chất đều màu kém Chúng có khối lượng phân tử lớn hơn thuốc nhuộm nhóm A, thường là bis

và tris- azo với một ít nhóm sunfonate trên mỗi phân tử Chúng có tính năng kém trong việc điều hòa quá trình nhuộm trực tiếp khi có muối, nhưng ngấm kiệt tốt hơn nhiều khi thêm một lượng nhỏ muối Phương pháp nhuộm giống nhóm A nhưng lượng muối ban đầu được bỏ qua

Sự thêm dần dần của muối hòa tan, tại điểm sôi kiểm soát quá trình ngấm kiệt

III.1.3 Thuốc nhuộm trực tiếp nhóm C:

Những thuốc nhuộm rất nhạy cảm với muối thể hiện khả năng bám kém Quá trình nhuộm đều màu phụ thuộc sự gia tăng của nhiệt độ nhuộm và sự thêm vào sau đó của lượng muối giới hạn Quá trình đòi hỏi tác nhân đều màu Những thuốc nhuộm này là những thuốc nhuộm có khả năng kiểm soát nhiệt độ Bắt đầu nhuộm ở nhiệt độ thấp mà không có muối thêm vào Máng nhuộm được gia nhiệt từ từ, với sự quan tâm đặc biệt ở vùng nhiệt độ mà quá trình ngấm kiệt xảy ra nhanh nhất Một ít muối được thêm vào trong quá trình nhuộm sau đó tại nhiệt độ sôi Những thuốc nhuộm nà thường là thuốc nhuộm polyazo với rất ít nhóm sunfonate trên mỗi phân tử, có khả năng nhuộm trực tiếp cao đối với sợi cellulose Tại những nhiệt độ nhuộm thấp hơn, chúng nghiêng về khả năng bị kết tụ trong dung dịch và nhạy cảm với sự thêm vào của muối Muối trong máng nhuộm làm cản trở quá trình ngấm kiệt tại nhiệt độ thấp và thậm chí thúc đẩy sự kết tụ nhiều hơn Mức độ kết tụ thuốc nhuộm càng cao, hàm lượng của các phân tử thuốc nhuộm khuếch tán vào sợi càng thấp, và vì thế hiệu suất quá trình nhuộm càng thấp Sự kết tụ của thuốc nhuộm quá lớn nên không thể thâm nhập vào sợi

Quá trình phân loại SDC liên quan đến những thử nghiệm quá trình nhuộm với tỉ lệ dung dịch 30: 1 Thử nghiệm độ bám và độ nhạy cảm với muối được thực hiện bằng cách sử dụng thuốc nhuộm dưới sự kiểm tra của thuốc nhuộm tiêu chuẩn để so sánh Kiểm tra độ bám được kiểm soát tại nhiệt độ sôi với sự có mặt của 10% owf muối sử dụng trong quá trình nhuộm của thuốc nhuộm thử nghiệm với một khối lượng tương đương của cotton chưa nhuộm Thuốc nhuộm biểu thị độ bám tốt, có khả năng so sánh với đặc tính này của thuốc nhuộm tiêu chuẩn, thuộc vào nhóm A Với những thuốc nhuộm biểu hiện khả năng bám kém, người ta thử nghiệm

độ nhạy cảm của nó với muối Quá trình nhuộm được chuẩn bị ở nhiệt độ sôi với sự có mặt của 0.6, 0.8, và 1.0% owf muối trong 30 phút Mẫu đã nhuộm được lấy ra và thay bằng khối lượng tương đương một vật liệu chưa nhuộm, muối sau đó được cho vào cho đạt tổng cộng 20% owf NaCl và quá trình nhuộm được tiếp tục thêm 30 phút nữa Đối với thuốc nhuộm nhóm B, mẫu được lấy ra đầu tiên, nhuộm ở nồng độ muối thấp, sáng hơn hoặc tương đương với mẫu thứ hai với sự có mặt thêm của muối Đối với thuốc nhuộm nhóm C, quá trình nhuộm đầu tiên màu tối hơn quá trình sau

Một cuộc kiểm tra về cấu trúc phân tử của ba nhóm thuốc nhuộm cho thấy, từ nhóm A đến nhóm C nhìn chung khả năng nhuộm trực tiếp tăng dần vì khối lượng phân tử tăng và số nhóm sunfonate trên mỗi phân tửgiảm dần Vì thế, thuốc nhuộm nhóm C rửa lâu phai hơn thuốc nhuộm nhóm B, thuốc nhuộm nhóm B lâu phai hơn thuốc nhuộm nhóm A

Tuy vậy, sự phân loại SDC không được áp dụng cho quá trình nhuộm ở tỉ lệ dung dịch thấp trong quá trình nhuộm jig, jag hay pad Trong trường hợp này, một cuộc kiểm tra với chất chỉ thị là có ích cho việc kự chọn thuốc nhuộm thích hợp Ở tỉ lệ dung dịch thấp, quá trình kết tụ thuốc nhuộm thể hiện rõ hơnvì thuốc nhuộm bị tập trung lại nhiều hơn

Thuốc nhuộm trực tiếp SDC nhóm B có thể đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ cũng như lượng muối để đạt sự đều màu

III.2 Giới thiệu phương pháp nhuộm:

Việc lựa chọn thuốc nhuộm cụ thể cho quá trình nhuộm xơ cellulose phụ thuộc đặc tính quá trình nhuộm, yêu cầu về tính lâu phai có tính đặc trưng, bất kỳ quá trình được sử dụng sau

đó là để cai thiện tính lâu phai Ngoài ra còn liên quan đến quá trình hậu xử lý Khả năng nhuộm màu của thuốc nhuộm trực tiếp trên các loại sợi khác được xem xét ở phần khác Quá trình nhuộm trực tiếp cho xơ cellulose được thực hiện trong môi trường trung tính.Quá trình nhuộm được tăng nhiệt dần để thúc đẩy quá trình khuếch tán và đều màu của thuốc nhuộm, thường là với sự tăng dần của muối để ngấm kiệt Hình 14.2 mô tả một quy trình nhuộm điển hình

Hình 14.2 Quá trình nhuộm với tỉ lệ dung dịch từ khoảng 30: 1 cho thiết bị nhuộm sợi hở, đến 20: 1 cho thiết bị nhuộm trục kéo, 5: 1 cho thiết bị nhuộm dòng(jet) và khối(package) và nhỏ hơn 1:

1 cho thiết bị khuôn(jig) và đệm( pad)

Thuốc nhuộm trực tiếp thường hòa tan tốt vào nước nhưng độ tan giảm khi có muối Ở nhiệt

độ và tỉ lệ dung dịch thấp, sự hòa tan thuốc nhuộm có giới hạn có thể trở nên tới hạn khi nhuộm thẫm màu Bất cứ các hạt thuốc nhuộm không hòa tan nào tiếp xúc với bề mặt lại thường cho các màu lốm đốm Dung môi nhuộm được chuẩn bị bằng cách đổ nước sôi lên trên bột nhão của thuốc nhuộm, được chuẩn bị với một vài tác nhân làm ướt nếu như là bột khó thấm ướt Một số thuốc nhuộm đòi hỏi nước mềm để tránh sự kết tủa của ion Ca2+, Mg2+ với sunfonate của thuốc nhuộm Một số khác tạo muối hoặc phức có màu khác với kim loại như

Cu, Fe, thỉnh thoảng có trong nguồn nước Tác nhân cô lập EDTA sẽ liên kết với các ion kim loại và tránh được vấn đề trên Sodium haxemetaphosphat là chất cô lập được ưa chuộng hơn

để tạo phức với Cu Tác nhân EDTA cô lập Cu bằng cách tạo phức Cu- EDTA rất bền

Tác nhân đều màu có lợi khi sử dụng thuốc nhuộm khó bám dính Chúng là những chất hoạt động bề mặt, hoặc hỗn hợp các chất hoạt động bề mặt, dựa trên tác nhân nonionic polyethylene exide và có thể chứa một vài tác nhân canionic Hỗn hợp này hình thành phức với nhiều loại thúoc nhuộm anionic, trong đó có thuốc nhuộm trực tiếp Thể phức hợp ở nhiệt độ tương đối

thấp làm giảm nồng độ thuốc nhuộm tự do trong máng và vì thế tốc độ nhuộm giảm đi Phân tử phức bổ trợ thuốc nhuộm quá lớn nên không thể thâm nhập lỗ rỗng trong xơ Các chất hoạt động bề mặt sẽ phân tán phức chất bổ trợ nhuộm vỡ ra, giải phóng thuốc nhuộm tự do, mà sau

đó sẵn dùng cho quá trình nhuộm Bằng cách này, tốc độ tăng nhiệt kiểm soát tốc độ ngấm kiệt, làm cho thuốc nhuộm cải thiện tính năng đều màu

Nhiệt độ nhuộm cao với sợi cellulose cho khả năng bám dính tốt hơn, nguy cơ kém đều màu thấp hơn và khả năng thâm nhập sợi tốt hơn Thuốc nhuộm SDC nhóm B và C bám dính tốt hơnở 1200C, mặc dù quá trình ngấm kiệt trong máng nhuộm thường có nhiệt độ thấp hơn Việc giảm nhiệt độ nhuộm về cuối của quá trình mỗi lúc đều màu sẽ cải thiện quá trình ngấm kiệt Tuy nhiên, ở 1200C có nguy cơ làm phân hủy hoặc làm giảm lượng thuốc nhuộm azo cao hơn Vì thế thuốc nhuộm phải được chọn lọc kĩ lưỡng

Tẩy trắng và làm sáng làm tiêu tốn nhiều nước và hơi nước Vì năng lượng tiêu tốn tăng, nhiều cơ sở nhuộm vải cotton xám và cotton polyester kết hợp quá trình nhuộm và quá trình tẩy trắng, cho kết quả hài lòng hơn Cách này có khả năng cho màu sâu và đầy trên bề mặt, nơi

mà các tạp chất chính được loại bỏ là chất dầu được sử dụng trong quá trình kết dính Để có màu sáng hơn, thường tẩy và nhuộm đồng thời, và sau đó thêm hydrogen peroxide và alkali vào quá trình ngấm kiệt và làm sáng ở 80- 900C Đây là quá trình hậu tẩy trắng( post- bleaching) Theo cách này, máng nhuộm chỉ được gia nhiệt 2 lần, giảm tiêu thụ hơi nước Các nhf cung cấp đề nghị thuốc nhuộm cho loại quy trình kết hợp này là phải bền vững với kiềm alkali và chống phai trong suốt quá trình post- bleaching

Những vấn đề liên quan đến chất cặn phát sinh trong quá trình nhuộm padding với thuốc nhuộm trực tiếp bởi những thuộc tính cố hữu của nó đối với cellulose Để tối thiểu hóa điều này, thuốc nhuộm được chọn phải có tỉ lệ va đập tương đối thấp Quá trình padding có thể thực hiện ở nhiệt độ cao hơn trong khoảng 50- 900C, với thuốc nhuộm có tối thiểu lượng muối, để giảm sự nhuộm trực tiếp Thuốc nhuộm trực tiếp nhóm A có xu hướng bám dính trong suốt quá trình sấy và hấp Thuốc nhuộm nhóm C có độ va đập mạnh và tạo nhiều cặn nhất Thuốc nhuộm nhóm B vì thế là sự lựa chọn tốt nhất cho quá trình nhuộm liên tục Thuốc nhuộm với tính năng nhuộm trực tiếp khác nhau nhiều rõ ràng không thể áp dụng cùng nhau trong quá trình padding

Những quá trình nhuộm padding chính:

- pad với thuốc nhuộm , sấy, pad với muối, hấp

- pad với thuóc nhuộm, hấp

- pad với muối, pad thấm ướt với thuốc nhuộm, hấp

Vật liệu cotton/ polyester có thể được nhuộm liên tục bởi quá trình padding với sự kết hợp của thuốc nhuộm trực tiếp có khả năng xảy ra khi có hypoclorit hoặc chất tẩy trắng dithionite( Na2S2O4) Nó phá hủy thuốc nhuộm trên xơ bởi quá trình oxi hóa biến đổi Điều này gây khó khăn cho quá trình xử lý sau nhuộm Tác nhân xử lý sau nhuộm cationic phải được loại bỏ khỏi sản phẩm đã tẩy trắng với formic acid vì chúng ảnh hưởng đến quá trình tái nhuộm Phức Cu có thể được tách ra khỏi phức thuốc nhuộm- kim loại bằng xử lý với EDTA, thường cho màu nhạt hơn, và sau đó được tẩy trắng hoặc nhuộm lại

III.3 Vấn đề trong nhuộm batch( lô) với thuốc nhuộm trực tiếp:

Có nhiều vấn đề làm phức tạp quá trình nhuộm của xơ cellulose với thuốc nhuộm trực tiếp Clo còn thừ trong vải từ chất tẩy trắng hypochlorit có thể tẩy đi một vài loại thuốc nhuộm Giải pháp giảm lượng Clo bởi sodium bisunfate sau đó rất có lợi cho quá trình nhuộm Sự ăn mòn của thiết bị nhuộm bằng thép bởi sodium clorua( NaCl) cũng đáng phải quan tâm Nó tệ hơn ở nhiệt độ cao và với muối Glauber( Na2SO4.10 H2O) hoặc calcine sodium sunfat Hai chất này thường ưa chuộng hơn nhưng thường đắt hơn

Thời gian nhuộm lâu hơn và nhiệt độ cao hơn làm gia tăng nguy cơ biến đổi một vài thuốc nhuộm trực tiếp azo bằng cách giảm các nhóm chức trong sợi cellulose Nó có khả năng xảy ra với sợi visco khối lượng phân tử thấp hơn Với điều kiện có kiềm, Ammonium sunfat trong máng nhuộm họat động như một đệm acid mỏng chống lại loại biến đổi này Như một sự lựa chọn, sự biến đổi thuốc nhuộm azo bởi cellulose có thể được ngăn chặn bằng cách thêm vào tác nhân oxi hóa nhẹ như muối sodium của m- nitrobezene sunfonic acid Nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp được thực hiện trong môi trường trung tính, cần thiết để trung hòa cẩn thận vật liệu sau quá trình tẩy và phải biết pH của nguồn nước Một vài thuốc nhuộm trực tiếp không ổng định ở nhiệt độ caovà các nhóm chức dễ phân hủy như nhóm amide trong lọai thuốc nhuộm CI Dỉect Red 83 có thể bị thủy phân

III.4 Tốc độ nhuộm trực tiếp và sự tương hợp:

Tốc độ nhuộm cotton với thuốc nhuộm trực tiếp có thể khác nhau nhiều đối với mỗi loại thuốc nhuộm:

Tốc độ nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp đơn phụ thuộc vào điều kiện nhuộm thực tế và có thể không phụ thuộc tính chất của hỗn hợp đã được hướng dẫn trong thuốc nhuộm thương mại.Một cách lý tưởng, thuốc nhuộm phải thể hiện tính đồng nhất Khi quá trình nhuộm tiến triển, màu của vật liệu sẽ dần dấn sẫm màu nhưng sau đó sẽ luôn có màu sắc giống nhau Vì thế, những thuốc nhuộm trong hỗn hợp phải luôn có tốc độ n gấm kiệt tương tự nhau và phải tương thích Sự tương thích của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc tốc độ nhuộm, tỉ lệ bám dính,

và sự nhạy cảm với muối của nó Sự khác màu khi quá trình nhuộm tiến triển biểu thị nhiều hơn sự khác nhau về độ sâu màu Thuốc nhuộm không tương thích cũng có xu hướng cho quá trình nhuộm không đều màu.Chúng có tốc độ bám dính, mức độ thâm nhập vào sợi khác nhau

Vì tốc độ khuếch tán không giống nhau và làm thay đổi màu của vải trong quá trình nhuộm vỉ tốc độ hấp phụ tổng thể khác nhau

Ưu tiên lựa chọn kết hợp thuốc nhuộm tương thích trong vòng một nhóm phân loại SDC

Sự kết hợp của một vài loại thuốc nhuộm nhóm A và B, hay B và C là có khả năng, tuy nhiên

nó phụ thuộc độ tương đồng trong tính chất Một cách lý tưởng, tất cả thuốc nhuộm được chọn phải có tốc độ ngấm kiệt tương tự nhau và thường có cùng điện tích ion phân tử Thuốc nhuộm với tỉ lệ ngấm kiệt thấp nhưng bám trụ tốt( SDC nhóm A) có ích cho quá trình làm bóng ở cuối quá trình nhuộm

Một thử nghiệm rất hữu ích cho việc xác định sự tương thích của thuốc nhuộm Những vật mẫu nhỏ cotton với khối lượng tương đương được nhuộm trong cùng một máng với hỗn hợp thuốc nhuộm trực tiếp Tại những thời điểm khác nhau, một mẫu nhỏ đã được nhuộm được

tách khỏimáng và thay thế bằng mảnh vải chưa nhuộm giống y như vậy Một loạt các mẫu đã nhuộm được sắp xếp để theo sụ tăng lên của thời gian nhuộm, độ sâu màu giảm dần, nếu màu sắc không khác nhau thì thuốc nhuộm sử dụng là tương thích Loạt mẫu đó được thêm vào máng nhuộm trong suốt quá trình nhuộm sẽ có độ sâu màu tăng lên, nhưng vẫn thể hiện màu sắc như nhau, được sắp xếp theo thời gian nhuộm

Kết quả của việc kiểm tra tính tương hợp của thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có giá trị dưới điều kiện nhuộm được cho Tốc độ ngấm kiệt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nhuộm và nồng độ muối Ví dụ, cho hỗn hợp CI Direct Blue 1 và Direct Yellow 12 tại 600C, thuốc nhuộm vàng nhuộm cotton nhanh hơn thuốc nhuộm xanh trong 0.01M NaCl, nhưng lại ngược lại trong 0.10M NaCl

Đối với một vài hỗn hợp hai thuốc nhuộm trưc tiếp, sự có mặt của thuốc nhuộm thứ hai làm giảm tốc độ ngấm kiệt cân bằng của những thành phần khác Sự hình thành một phức của hai thuốc nhuộm trong máy nhuộm sẽ lý giải cho điều này Phép chụp ảnh quang phổ của thuốc nhuộm xác nhận sự hình thành phức này Quang phổ của hai thuốc nhuộm ở nhiệt độ phòng không phải cho kết quả của hai phổ đơn giản riêng rẽ của mỗi thuốc nhuộm, mà chỉ ra sự tương tác của chúng Mặc dù vậy, sự tương tác ở nhiệt độ cao phải được xem xét Cũng với Direct Blue 1 và Yellow 12, loạt thuốc nhuộm đạt được với hỗn hợp hai loại thuốc nhuộm này, nếu thực hiện ở nhiệt độ tăng dần thì nhạt hơn và nghiêng về phía màu xanh hơn Khi nhiệt độ tăng lên, tổng lượng thuốc nhuộm vàng giảm một cách đáng kể, lượng thuốc nhuộm xanh tăng nhẹ, trái ngược với nó khi nhuộm một mình ở cùng nhiệt độ Trong quá trình nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp, có rất nhiều hiện tượng không giải thích được Rõ ràng là, sự lụă chọn thuốc nhuộm kết hợp phải cẩn thận, theo lời khuyên của nhà cung cấp và phải làm một vài thí nghiệm sơ bộ

IV Ảnh hưởng của các điều kiện nhuộm khác nhau:

IV.1.Ảnh hưởng của muối được thêm vào:

Dần dần thêm muối vào bồn nhuộm giúp cho thuốc nhuộm trực tiếp tiếp xúc với xơ cellulose Ảnh hưởng thật sự của điều này trong giai đoạn nhuộm là làm biến đổi một cách đáng cân nhắc mỗi thuốc nhuộm một khác Muối cung cấp ion Natri để cân bằng thế năng bề mặt của cotton ướt Tất cả xơ đều được ngâm trong nước để tăng thế năng bề mặt Đây là đặc điểm của hai pha bất kì tương tác với nhau- một sẽ tạo một lớp điện tích nhỏ ở bề mặt của nó, ngược dấu với lớp điện tích của pha khác Điều này xảy ra bởi một bề mặt nhận electron tốt hơn bề mặt khác Trường hợp của cellulose ở pH = 7, nước nhường electron tốt hơn cellulose Nhóm carboxylate mang điện tích âm, từ sự oxi hóa alcolhol ở carbon-6 trong một vài đơn vị glucose, cũng gia tăng lớp điện tích bề mặt

Lớp điện tích âm của bề mặt cellulose đẩy các phân tử nhuộm anion Nồng độ cao ion Natri bao quanh cân bằng điện tích với lớp này Dung dịch lập tức phun vào sẽ phá lớp bề mặt ở nơi

mà lớp điện tích này tác động Việc đo thế năng chênh lệch giữa bên trong sợi-nơi mà thuốc nhuộm được hấp thụ, và dung dịch bên ngoài là khong thể được Dòng chảy và thế năng zeta, tăng lên khi dung dịch nước phun qua đầu xơ, giữ giữa 2 bản điện cực, thì có thể đo được Giá trị này có thể thấp hơn thế năng tổng cộng chênh lệch giữa bên trong xơ và bên ngoài dung dịch Như đã mong đợi, thế năng zeta âm của coton giảm xuống bởi dung dịch muối, đặc biệt

là các ion kim loại đa hóa trị, và được tăng lên bởi thuốc nhuộm trực tiếp anion

Ảnh hưởng của muối được thêm vào là yếu tố quan trọng nhất trong nhuộm sợi cellulose bằng thuốc nhuộm trực tiếp Trong nhuộm có hai đối tượng: sự phun hơi tốt và sự đều màu tốt

Cả hai đều phụ thuộc vào khả năng diều khiển muối của quá trình nhuộm, hoặc là dần dần thêm muối suốt quá trình nhuộm ảnh hưởng như thế nào đến giới hạn nhiệt độ Không may, khả năng điểu khiển muối là độc lập với nhiệt độ nhuộm Đối với những mục tiêu thực tế, nó cũng hữu dụng cho một vài ý tưởng về độ phun khí ở các nồng độ muối khác nhau cho mỗi thuốc nhuộm, có thể ở nhiệt độ nhuộm khác nhau Đối với hai loại thuốc nhuộm có cùng độ ngấm, muối có ảnh hưởng tốt trên sự phun hơi của loại có lượng lớn sulfonat, và ngoài ra lớp phân tử âm rộng hơn Năng lượng bề mặt âm của sợi đẩy mạnh các phân tử nhuộm tích điện đến khoảng xa hơn vì thế mà thuốc nhuộm này sẽ phản ứng với nhiều phụ gia muối Tuy nhiên, kết luận này không phải là một giá trị thực tế cần thiết bởi vì thuốc nhuộm trực tiếp trên thị trường chứa sẳn nhiều chất điện li

Bản chất của anion trong chất điện li được thêm vào có ít ảnh hưởng trên thuốc nhuộm được hấp phụ Vì vậy, NaCl và Na2SO4, ở cùng nồng độ ion Na tổng cộng, có cùng ảnh hưởng Lớp điện tích dương cao trên cation đấy mạnh sự tăng hấp phụ vì các ion kim loại đa hóa trị trung hòa năng lượng bề mặt âm hiệu quá hơn, do đó làm tăng lực đẩy của sự tương tác giữa các anion nhuộm Các muối kim loại đa hóa trị, tất nhiên, đắt hơn NaCl, là sự lựa chọn thông thường của các thợ nhuộm

IV.2.Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Sự tăng nhiệt làm tăng giới hạn nhuộm và giới hạn của dự di chuyển thuốc nhuộm Từ nguyên lí Le Chatelier cho cân bằng quá trình nhuộm tỏa nhiệt, quá trình ngấm kiệt sẽ giảm khi nhiệt độ nhuộm tăng, đối với thuốc nhuộm trực tiếp trên sợi cellulose (hình 4.2) Dù vậy, nhiệt

độ nhuộm cao hơn đảm bảo sự đều màu tốt và thấm thuốc nhuộm tốt hơn vào xơ với sợi được

bó chặt Thực tế, thuốc nhuộm trực tiếp thường cho phép ngấm kiệt hoàn toàn trong bồn làm nguội sau cùng hết Đối với quá trình nhuộm đẳng nhiệt, một vài thuốc nhuộm, tất nhiên, đưa

ra sự khởi đầu làm tăng quá trình ngấm kiệt cân bằng, đạt đến nhiệt độ tận trích tối đa, sau đó quá trình tận trích giảm dần khi nhiệt đô nhuộm tăng nhiều lên ((b) hình 14.4) Còn những loại khác, chỉ thể hiện sự tăng độ tận trích ở nhiệt độ lên đến nhiệt độ sôi ((c) hình 14.4)

Hình 14.4

Sự biến đổi khác nhau như trên của độ tận trích thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc vào hai ảnh hưởng trái ngược nhau của việc làm tăng nhiệt độ nhuộm Đây là những ảnh hưởng thông thường của việc làm tăng nhiệt độ nhuộm và giảm ngấm kiệt bồn nhuộm bởi vì quá trình nhuộm là tỏa nhiệt, và sự nâng cao giới hạn nhuộm đặc biệt ở nhiệt

độ thấp hơn Tăng nhiệt độ cũng đẩy mạnh sự tái kết tụ thuốc nhuộm trong dung dịch nhuộm làm giải phóng nhiều các phân tử nhuộm riêng rẻ vào sơ

Nhà sản xuất thường đề cao nhiệt độ của quá trình ngấm kiệt tối đa và cung cấp các mô tả

về nhiệt độ nhuộm tối ưu Thuốc nhuộm CI Direct Yellow, Direct Red 81 và direct Yellow 28

có exhaustion tối đa ở 30oC, 60oC và 100oC, một cách tách biệt, khoảng chừng tương đương với chế độ của thuốc nhuộm (a), (b), và (c) trong hình 14.4 Dù vậy, nhiệt độ nhuộm thật sự có thể phụ thuộc vào sự hạn chế của thiết bị Ví dụ như, chạy máy nhuộm jig không thể tạo ra nhiệt độ nhuộm đến 85oC

IV.3 Ảnh hưởng của pH nhuộm:

Nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp thường đi kèm với dung dịch trung tính Dưới môi trường kiềm, xơ cellulose có năng lượng âm lớn hơn, một phần là do tăng sự phân ly của nhóm OH của cellulose, và quá trình ngấm kiệt giảm xuống Oxycellulose, có trong cotton mà được tẩy trắng, có sự cân đối cao hơn với nhóm carboxyl, và được nhuộm màu nhạt hơn cellulose còn nguyên bởi vì ion carboxylate đẩy lùi “anion nhuộm của chất mang giống nhau” Nhuộm trong

sự có mặt của acid formic duy trì sự ion hóa của nhóm carboxyl và oxycelluslose sau đó được nhuộm với khoảng độ sâu màu giống như cellulose thông thường Dưới điều kiện kiềm, làm yếu nhóm cuối cùng, đặc biệt dễ thấy ở cellulose khối lượng phân tử thấp như viscose, làm yếu