Tiểu luận Tìm hiểu quá trình nhuộm vải

I.Tổng quan về thuốc nhuộm: 1.Khái niệm: Thuốc nhuộm là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hóa trị với vật liệu nói ch

LỜI NÓI ĐẦU Nhuộm vải là nghề truyền thống.Có từ thời ông cha ta, để duy trì và phát triển nghànhnày người ta đã tìm kiếm những phẩm nhuộm mới để đáp ứng nhu cầu của con người.

Với thời đại hiện nay con người không những “ăn no mặc ấm” mà phải đẹp

Để ngành Dệt May có tiếng như ngày nay phải kể đến ngành có công rất lớn đó là ngành hoá dệt cụ thể là công nghệ sợi nhuộm nó đóng vai trò không thể thiếu trong ngày Dệt May phục vụ cho sinh hoạt trang trí ăn mặc của con người

Hiện nay mặt hàng nhuộm với những sản phẩm nhuộm tối ưu của ngành đã dần dần đáp ứng những đồi hỏi về chất lượng màu sắc của vải sợi

đủ khả năng cung cấp sản phẩm ra thị trường Khoa học kĩ thuật phát triển làm cho ngành hoá chất thuốc nhuộm cũng phát triển theo, đến nay có rất nhiều hãng sản xuất thuốc nhuộm với nhiều chủng loại thuốc khác nhau trên thị trường rất phong phú và đa dạng có đủ khả năng phục vụ cho ngành nhuộm tạo ra sản phẩm bền đẹp phong phú về chủng loại

Để góp phần vào nhiệm vụ chung đó với đề tài : “TÌM HIỂU QUÁ

TRÌNH NHUỘM VẢI”

I.Tổng quan về thuốc nhuộm:

1.Khái niệm:

Thuốc nhuộm là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hóa trị với vật liệu nói chung và xơ dệt nói riêng trong quá trình nhuộm Thuốc nhuộm có đủ gam màu, màu tươi và thuần sắc, công nghệ nhuộm đa dạng và không quá phức tạp Chúng được sử dụng để nhuộm và in hoa cho cácvật liệu xenlulo, tơ tằm, len, vật liệu từ xơ polyamit

2.Phân loại :

- Tự nhiên

- Nhân tạo

a Thuốc nhuộm nhân tạo:

- Thuốc nhuộm hoạt tính:

Công thức tổng quát: S – R – T – X

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

S – nhóm tạo cho phân tử có độ hòa tan cần

thiết trong nước, thường gặp hơn cả là các

nhóm: - SO3Na, - COONa, - SO2CH3

R – nó quyết định về màu sắc, về độ bền màu

với ánh sáng và cũng có tác động đến các chỉ

tiêu về độ bền màu khác, nên việc chọn gốc R

phải thỏa mãn được các yêu cầu kể trên Những

gốc màu được chọn vào mục đích này là: mono

và điazo, phức chất của thuốc nhuộm azo với

ion kim loại, gốc thuốc nhuộm acid antraquinon,

hoàn nguyên đa vòng, dẫn xuất của

Ftaloxianin…

T – X – nhóm hoạt tính có cấu tạo khác nhau ,

được đưa vào các hệ thống mang màu khác

nhau

X – nguyên tử (hay nhóm) phản ứng, trong

điều kiện nhuộm nó sẽ tách khỏi phân tử thuốc

nhuộm, tạo khả năng cho thuốc nhuộm thực

hiện phản ứng hóa học với xơ X không ảnh

hưởng gì đến màu sắc nhưng đôi khi cũng có ảnh huởng đến độ hoà tan của thuốc nhuộm.Những nguyên tử này thường là; - Cl, - SO2, - OSO3H, - NR3, - CH=CH2…

T – nhóm mang nguyên tử (hay nhóm) phản ứng, nó làm nhiệm vụ liên kết giữa thuốc nhuộm với xơ và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền liên kết này, trước hết là độ bền màu của thuốc nhuộm với gia công ướt Không những trhế, hầu hết các trường hợp, sự tương tác của thuốc nhuộm hoạt tính với xơ là phản ứng nucleophin, nhóm T sẽ đóng vai trò quyết định tốc độ phản ứng nên việc lựa chọn nhón T cho phù hợp rất quan trọng Khi chuyển từ vòng triazin cân đối sang các vòng pirimiđin và quinoxalin bất đối để làmgốc T thì khả năng phản ứng của thuốc nhuộm sẽ giảm đi Dựa vào cơ sở lý thuyết này người ta đã chọn các gốc T khác nhau để tổng hợp nên những thuốc nhuộm có hoạt độ mong muốn

Ngoài các yếu tố kể trên thì “nhóm cầu nối” giữa phần S – R và T – X của thuốc nhuộm

cũng có ý nghĩa quan trọng Người ta thường dùng các nhóm : - NH, - NH – CH2, - SO2 – N – làm cầu nối Tuy không có tính quyết định nhưng cầu nối cũng có tác động đến màu sắc của thuốc nhuộm, nó cũng ảnh hưởng đến hoạt độ và độ bền của mối liên kết giữa thuốc nhuộm và xơ

b Thuốc nhuộm tự nhiên:

- Thuốc nhuộm màu chàm

+ Nguồn gốc:

Phần lớn thuốc nhuộm màu chàm tự nhiên thu được từ các loài trong chi Chàm (Indigofera), Một số loài thực vật, như tùng lam (Isatis tinctoria), đã từng là nguồn cung cấp thuốc nhuộm có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới Trong các khu vực có khí hậu ôn đới thuốc màu chàm từ các loài trong chi Indigofera thì sản lượng thuốc nhuộm là cao hơn Loài chàm có giá trị

thương mại cũng có thể thu được từ tùng lam (Isatis tinctoria) và nghể chàm

(Polygonum tinctorum), mặc dù chủ yếu tại châu Á là cây chàm (Indigofera tinctoria) Tại Trung Mỹ và Nam Mỹ thì hai loài Indigofera suffruticosa (chàm anil) và Indigofera arrecta (chàm Natal) là quan trọng nhất.

+ Thuộc tính hóa học:

phân tử indigo (bột chàm)

Bột chàm là chất bột kết tinh màu lam sẫm, nóng chảy ở 390°-392°C.

Nó không hòa tan trong nước, rượu, ête nhưng hòa tan trong cloroform,

nitrobenzen, axít sulfuric đặc Cấu trúc hóa học của bột chàm tương ứng với công thức C16H10N2O2.

+ Tổng hợp hóa học:

Bột chàm có thể sản xuất theo phương pháp tổng hợp bằng nhiều cách Phương phápnguyên bản, lần đầu tiên được Heumann sử dụng năm 1897 để tổng hợp bột chàm lànung nóng axít N-(2-cacboxyphenyl)glyxin tới 200°C trong khí trơ với NaOH Nó sinh raaxít indoxyl-2-cacboxylic, một chất dễ dàng bị khử cacboxylat và ôxi hóa trong khôngkhí thành bột chàm

- Xơ acetate và Triacetate giống như xơ visco, xơ acetate và triacetate được gọi là xơ tái

sinh Cả xơ actate và triacetate đều là vật liệu nhiệt dẻo, chúng có ưu điểm là có vẻ ngoài

và cảm giác sờ tay mềm mại gần như tờ tằm và cường lực tốt hơn ở trạng thái ướt

- Khác với xơ visco, nguyên liệu để tạo xơ actate và triacetate không phải là cellulose của

gỗ mà dùng xơ bông xấu không đạt chất lượng

- Quá trình kéo sợi: Dùng acetyl cellulose đã đông tụ

Cellulose (acetyl hóa) > Acetyl cellulose (Bốc hơi dung môi hữu cơ) > Acetyl cellulose đông tụ > Cellulose Triacetate (nhóm acetyl chiếm 62,5%) > Triacetate (thủy phân) (Giảm hàm lượng acetyl 53-55%) > Acetate

- Sợi visco là loại sợi nhân tạo quen thuộc, được sản xuất và sử dụng nhiều nhất Nguyên liệu để sản xuất sợi visco chủ yếu lấy từ cellulose của các loại gỗ như: bồ đề, bạch đàn, phi lao,

sơ Độ bền đứt (g/tex): Độ giãn đứt (%):

+ Tác dụng của dung môi hữu cơ:

Acetate tan trong dung môi có cực

Triacetate tan trong dung môi không cực

Visco:

Tác dụng của nước: độ bền của xơ visco bị giảm nhiều 40 - 50% khi ở trạng thái ướt Tác dụng của bazơ: visco kém bền dưới tác dụng của bazơ hơn xơ bông, vì vậy điều kiện tẩy xơ visco thường sử dụng lượng bazơ ít hơn so với vải bông

Tác dụng của acid: xơ visco kém bền dưới tác dụng của acid hơn xơ bông

Các sản phẩm làm tan visco: dung dịch đồng amoniac, natrizincat, acid sunfuric đặc

Triacetat Acetat

Là loại vải được dệt từ những sợi tự nhiên như sợi tơ tằm, sợi bông…….

Những công đoạn trong quy trình sản xuất sợi:

a Đặt điểm:

- Sợi tơ tằm (tơ đơn) là sợi tạo nên kén tằm, nó gồm 2 sợi nhỏ tiết ra từ cặp tuyến tơ của tằm chín§ và dán chặt vào nhau, được bao phủ bởi 1 lớp keo (sericin - có thể biến động từ28-30% tuỳ theo giống tằm, nó làm cho sợi to thô ráp và cứng, khi kéo tơ bị người ta tẩy sạch)

Đặc điểm chủ yếu của tơ: chiều dài tơ đơn và độ mảnh tơ Sợi tơ có thể hút ẩm, bị ảnh hưởng bởi nước nóng, axit, bazơ, muối kim loại, chất nhuộm màu

1 Tiền sử lý

1.1 Mục đích của tiền sử lý:

Các loại sản phẩm dệt mộc (vải dệt kim dệt thoi dệt chỉ…) còn chứa nhiều tạp chất, hồ, dầu mỡ… Vì vậy tất cả các sản phẩm dệt mộc đều khô cứng khó thấm các dung dịch hóa chất khác cho nên rất khó nhuộm màu, mặc khác lại chưa có độ trắng cần thiết cho nên người ta cần xử lý vải trước kh nhuộm Mục đích củ công nghệ tiền xử lý là làm sạch các tạp chất để tăng khả năng nhuộm màu, đảm bảo sản phẩm nhuộm đều màu sâu màu và màu được tươi

1.2 Giới thiệu công nghệ chung:

Vải sau khi dệt được chuyển qua bộ phận mộc để nối các đầu cây lại với nhau, phân theo cùng loại cùng khổ Sau đó vải được đưa vào mấy Boiloff, đó là máy dùng để giũ hồ-sở dĩ ta phải giũ hồ vì trong vải mộc có chứa nhiều tạp chất hồ như hồ tinh bột, chất làm mềm, chất bôi trơn…

Ưu điểm của phương pháp dùng máy boiloff là khả năng tẩy hồ khá nhanh, vải từ đầu máy đến khi ra khỏi máy chỉ mất 10-12 phút do đó tiết kiệm được thời gian Hóa chất dùng trong việc tẩy hồ la NaOH và LFN 40%

Vải sau khi qua máy boiloff vẫn chư có độ sạch cần thiết nên được đem đi giặt (relax),

ta phải thực hiện công đoạn này vì vải sau khi qua boiloff vẩn chưa loại bỏ hoàn toàn các chất hồ nên ta phải relax để lạo bổ chúng một lần nửa, đồng thời tạo cho vải vẻ ngoài trắng sạch hơn, đưa vải trở về trạng thái ban đầu hóa chất sử dụng cho công đoạn này NaOH (thành phần không thể thiếu trong việc tẩy hồ đối với sợi tổng hợp LFN, CF97, politextain …) vải sau khi relax xong được đưa vào máy căng định hình máy này chó nhiệm vụ định hình cho sản phẩm làm cho sản phẩm trở nên ổn định về hình dạng, khổ, kích thước có thể nói, sau khi qua công đoạn này vải có hình dáng nhất định vì máy chạy

ở nhiệt độ rất cao khiến cho sơ bị “chết” không còn khả năng biến dạng khi qua công đoạn sau

Vải sau khi qua máy căng định hình rất cứng và dày nên người ta phải đưa chúng vào giảm trọng, việc giảm trọng được thực hiện trong máy jet , công đoạn này giúp vải mỏng hơn nhẹ hơn và dể bắt màu Vải tiếp tục được đưa vào giai đoạn sau để nhuộm, sau khi giảm trọng vải chưa có màu và độ trắng theo yêu cầu nên nó được đưa đi nhuộm màu, màu sắc khá phong phú tùy theo từng loại thuốc nhuộm Đặc biệt nếu vải cung cấp cho học sinh thì vải được nhuộm luôn trong quá trình giảm trọng nhuộm ở đây chúng ta sử dụng chất tăng trắng quang học để tạo cho vải có một độ trắng cần thiết với những ánh màu theo ý muốn

đầu cây vải

lại với nhau

2.1.2 Giới thiệu máy mộc

Đây là một loại máy đơn giản chỉ có nhiệm vụ xả vải ra từng cây vải mộc (vì sau khi dệt người ta phải cuộn vải thành từng cây để dể vận chuyển), một yếu tố ảnh hưởng duy nhất ở khâu này chính là chiều dài vải, tùy theo yêu cầu mà vải sẽ được may các đầu cây lại với nhau để đạt được chiều dài mong muốn

2.1.3 Yêu cầu kỷ thuật

- Chất vải theo đúng yêu cầu về số lượng

- Chú ý mặt hàng vài đối với những loại vải dệt vân chéo có kiểu

- Đường may đầu cây phải thẳng, phẳng mủi may cách biên 0.6 cm, không được nhảy mũi liên tục 3-5 mũi, chiều dài chỉ thừa ở đầu cây không quá 3cm- đây là yêu cầu quan trọng để tránh vải bị xếp ly, đứt đầu cây hoặc võng sợi chéo sợi

Khi nhìn vào các thông số trên ta thấy rằng nhiệt độ bồn ngấm và bồn tẩy khác nhau khá xa trong khi hóa chất xử dụng cả hai bồn đều như nhau, nguyên nhân là do: khi ta vảivào, giả sử máy chỉ có bồn tẩy ở nhiệt độ cao như vậy mà sơ chúng ta sử dụng là sơ tổng hợp sơ sẽ bị co rút đột ngột làm vải bị biến dạng gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, chính vì vậy nhà sản xuất đã thiết kế thêm 1 bồn ngấm để tạo cho vải thích nghi với nhiệt độ cao một cách từ từ.

2.3 Relax

2.3.1 Mục đích

Làm sạch hồ trên vải mà công đoạn boiloff chưa thực hiện triệt để, làm cho vải trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của sút sẽ làm tăng các bó sợi pilamen làm cải mềm mỏng, mực độ sợi dọc sợi ngang nhiều hơn

Vận tốc máy phụ thuộc vào quy trình

Nhiệt độ phụ thuộc vào quy trình của từng loại vải, có loại relax ở nhiệt độ 1200C có loại 1300C

Quy trình relax máy jet:

- Cho CF-97 vào bồn pho loãng rồi cho vào máy (nếu có)

- Cho vải cần giặt vào máy

- Cho NaOH, LFN, polytextain vào (nếu có)

- Lấy 2600 l nước và chỉnh các thông số theo quy trình

2.4 Định hình

2.4.1 Mục đích

Trong quá trình kéo sợi mạch ở trạng thái giãn chưa kịp co về trạng thái cân bằng cho nên mục đích của việc định hình là làm cho chúng trở về dạng ổn định nhưng có định hướng, tránh cho vải co tùy tiện

Các loại vải tổng hợp và một vài loại vải nhân tạo trong quá trình chuẩn bị cần được ổn định kích thước của vải và sản phẩm khi sử dụng sau này Tác nhân dùng để ổn định nhiệt vải có thể là nước sôi, hơi nước bảo hòa hơi nước quá nhiệt, không khí nóng hay nhiệt bức xạ hồng ngoại Nhờ quá trình ổn định nhiệt này mà có thể ngăn ngừa các nếp gấp, vệt sọc tạo thành trong quá trình gia công tiếp theo; làm tăng khả năng chống nhàu, tăng khả năng nhuộm màu cho vải, làm cho vải đẹp hơn, chống gãy mặt đồng thời ổn

độ cao sẽ làm cho liên kết yếu đi đồng thời làm cho các phân tử này chưa triệt để nội năng trở về trạng thái ổn định một cách tự do Chính vì vậy tạo các nếo nhăn trên mặt vải rất khó sửa Do vậy quá trình ổn định nhiệt là quá trình tạo điều kiện cho xơ trở về trạng thái triệt tiêu nội năng, ổn định kích thước khổ vải, đảm bảo cho mặt vải luôn phẳng Quá trình nhiệt định hình chia làm hai giai đoạn:

- Vải được gia nhiệt đến nhiệt độ cho phép đối với mỗi loại xơ đảm bảo ở nhiệt độ đó các mối liên kết giữa các mạch phân tử chưa triệt tiêu nội năng có thể co lại trạng thái ổn định của nó

- Vải được làm nguội nhanh chóng để khôi phục các mối liên kết phân tử ở trạng thái mới không còn nội năng Giới hạn trên là nhiệt đọ chuyển sang trạng thái mền của mỗi loại xơ, còn giới hạn dưới là nhiệt đọ tối thiểu đẻ phá vỡ từng phần các liên kết của phân

Khổ: tùy theo yêu cầu công nghệ từng mặt hàng(m)

Mật độ: tùy theo yêu cầu công nghệ( sợi/inch)

Thiết bị: thiết bị dùng để gia công nhiệt định hình vải dạng ống

Ưu điểm của loại máy này là trong quá trình sấy và ổn định nhiệt thì kích thước vải được kiểm tra theo cả sợi dọc lẫn sợi ngang bảo đảm cho khổ vải đồng đều theo toàn bộ chiều dài của cả lô vải, quá trình được thực hiện liên tục năng suất cao

Những bộ phận cấu thành của máy:

- Hệ thống gia nhiệt: lò dầu

- Nhiệt độ sử dụng tối đa 2200C, thông thường 2100C

- Vận tốc máy: 10-100m/ph (tùy theo từng loại vải)

- Khổ làm việc: 600- 2000mm (tùy theo từng loại vải)

2.5 Giảm trọng

2.5.1 Mục đích

Do ở nhà máy chủ yếu nhuộm loại vải được dệt từ loại sợi tổng hợp (polyester,

polyacrylonitrin…) nên chỉ tìm hiểu quá trình làm sạch hóa học- giảm trọng của vải tổng hợp Giảm trọng là cần thiết để nâng cao chất lượng sợi polester, giảm trọng làm nhẹ hàng vải và mặt vải trong có vẻ như mền mại láng bóng Ngoài ra, vải sẽ có độ mao dẫn cao hơn, xốp hơn, dễ hấp thuốc nhuộm

2.5.2 Các thông số kỹ thuật

Chiều dài vải: đối với máy JET một họng thì chiều dài vải đưa vào máy khoảng 300m

là tốt nhất, máy hai họng thì khoảng 600m

một số qui trình giảm trọng ứng với các loại như sau:

Quá trình nhuộm được chia làm 4 giai đoạn:

- Các hat thuốc nhuộm khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt ngoài xơ sợi

- Các hạt thuốc nhuộm được hấp thụ lên bề mặt ngoài xơ

- Các hạt thuốc nhuộm, khuếch tán từ mặt ngoài vào sâu trong lõi xơ sợi theo các mao quản

- Thực hiện liên kết bám dính vào xơ

Trong 4 giai đoạn trên, giai đoạn thứ 3 là giai đoạn diễn ra châm nhất nó quyết định tốc

độ nhuộm

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán:

- Kích thước phân tử : kích thước càng nhỏ tốc độ khuếch tán vào xơ càng nhanh

- Kích thước mao quản của xơ: những xơ có độ xốp cao, trương nỡ tốt trong nước thì

dễ nhuộm (vd: visco)

- Mức độ khuấy và tuần hoàn thuốc nhuộm khi nhuộm: khuấy đảo càng tốt thuốc nhuộm càng dể khuếch tán vào xơ và làm đều màu

- Khi nhiệt độ tăng năng lượng hoạt hóa khuếch tán tăng → tốc độ khuếch tán tăng

3.1 Phương pháp công nghệ ở nhà máy

Quá trình nhuộm được thực hiện trong máy JET, nhuộm theo phương pháp nhuộm giánđoạn đây là một loại máy nhuộm cao áp dung để nhuộm các mặt hàng vải len, sợi tổng hợp , vải pha , vải dệt thoi và dệt kim, ở dạng dây xoắn tự do và nhuộm ở nhiệt độ cao