III. NHUỘM THÀNH PHẦN POLIESTE BẰNG THUỐC NHUỘM PHÂN TÁN
2. Nhuộm polieste ở nhiệt độ và ỏp suất cao.
Như chỳng ta đó thấy, quỏ trỡnh nhuộm polieste bằng thuốc nhuộm phõn tỏn ở
nhiệt độ sụi chậm, do tốc độ khuyếch tỏn chậm của thuốc nhuộm vào xơ sợi. Năng lượng hoạt hoỏ đối với sự khuyếch tỏn khỏ cao, khi nõng nhiệt độ nhuộm từ 100− 1300C làm tăng đỏng kể tốc độ khuyếch tỏn. Nhuộm ở nhiệt độ và ỏp suất cao khụng cú chất tải làm tăng đỏng kể tốc độ nhuộm và che phủ tốt tớnh khụng đều của filamăng vỡ làm tăng sự chuyển vị thuốc nhuộm. Cũng cú thể sử dụng nhúm thuốc nhuộm cú khối lượng phõn tử cao mà tốc độ khuếch tỏn của nú ở 1000C là khụng thể đạt được. Điều đú cho phộp sản xuất mặt hàng nhuộm với độ bền màu ỏnh sỏng và thăng hoa tốt trong quỏ trỡnh xử lý nhiệt sau nhuộm. Với những loại vải và sợi bị
giảm độ xốp khi nhuộm ở 1300C thỡ nhuộm ở nhiệt độ thấp hơn (110−1200C), cú mặt một ớt chất tải sẽ phự hợp hơn.
Dung dịch nhuộm thụng thường ỏp dụng ở pH 4,5−5,5, cú thể dựng amoni sunfat cựng với axit fomic hay axetic, hoặc chỉ riờng axit axetic. Sự khử thuốc nhuộm cú thể xảy ra trong quỏ trỡnh nhuộm ở nhiệt độ cao với 1 vài thuốc nhuộm phõn tỏn azo, trong khi đú một số khỏc lại bị thủy phõn. Những hiệu ứng trờn được giảm tối thiểu khi nhuộm trong dung dịch axit yếu.Dung dịch nhuộm tớnh axit yếu cú tỏc dụng trung hũa được tàn dư kiềm từ nấu−giặt trước, vỡ kiềm cũn dư sẽ xỳc tỏc thủy phõn dễ dàng polieste làm giảm cường lực.
Dung dịch thuốc nhuộm đó phõn tỏn cú nồng độ cao được cho vào bể nhuộm ở
50−600C. Cũng cú thể đưa vào trong bể nhuộm trước 1 lượng nhỏ chất khuếch tỏn (0,5 gl−1). Chất bụi trơn cho vào dung dịch nhuộm để trỏnh tạo ra cỏc vết rạn hoặc nếp gấp (nhăn) trong nhuộm vải ở cỏc mỏy "Jet". Nhiệt độ dung dịch nhuộm được nõng lờn với tốc độ chậm đến 1300C. Tốc độ gia nhiệt thụng thường khoảng 1,50C/phỳt. Duy trỡ nhiệt độ nhuộm cao nhất trong khoảng 30 đến 60 phỳt, tựy thuục vào nhúm thuốc nhuộm và cường độđậm nhạt của màu cần nhuộm.
Mỗi một mẫu nhuộm riờng biệt cú 1 mức nhiệt độ và thời gian tối ưu, phụ thuộc vào chủng loại hàng, vào mỏy nhuộm sử dụng và thuốc nhuộm trong đơn nhuộm. Tuy nhiờn, 1 tập hợp cỏc điều kiện nhuộm phổ biến được sử dụng sẽ cho tận trớch thuốc nhuộm cao, màu đồng nhất và độ lặp lại tốt hơn. Thời gian nhuộm tối thiểu cú thể được ỏp dụng bằng cỏch kiểm soỏt tốc độ hấp thụ của thuốc nhuộm sao cho đưa lại kết quả nhuộm đồng đều và độ tận trớch cao nhất. Với cỏch này, thời gian làm
đều màu ở nhiệt độ cực đại là phụ thuộc vào thuốc nhuộm cú tốc độ nhuộm thấp nhất cú thể đạt tới cõn bằng. Cỏc thuốc nhuộm phõn tỏn thường khụng gõy trở ngại cho nhau và ngăn cản sự hấp thụ chung của chỳng, nhưng chỳng cú tốc độ nhuộm khỏc nhau. Tốc độ nhuộm thường cao hơn khi nồng độ thuốc nhuộm trong dung dịch nhuộm thấp. Một số thuốc nhuộm phõn tỏn là hỗn hợp của cỏc thuốc nhuộm cú màu giống hoặc khỏc nhau và cựng một tốc độ nhuộm. Những thuốc nhuộm này cho kết quả nhuộm khỏ nhanh và độ ổn định cao về màu sắc, bởi mỗi thuốc nhuộm chỉ cú ở nồng độ thấp.
Xơ sợi PET cú chứa 1−4% oligome, chủ yếu là trime mạch vũng của etylen terephtalat. Etylen terephtalat cú nhiệt độ núng chảy cao và tan ớt trong nước núng, trong quỏ trỡnh nhuộm ỏp suất sẽ tỏch oligome ra khỏi xơ sợi. Cỏc oligome cũng di chuyển lờn bề mặt xơ sợi PET trong quỏ trỡnh định hỡnh bằng hơi, và với mức độ ớt hơn khi định hỡnh nhiệt khụ. Oligome thường thấy ở dạng bột trắng trờn bề mặt của vật liệu dệt, hoặc trờn cỏc thành của mỏy nhuộm. Thủy phõn oligome kết tủa trờn bề
mặt mỏy bằng dung dịch kiềm núng cú ỏp suất sẽ đem lại hiệu quả làm sạch tốt. Oligome kết tủa cú thể tạo mầm kết tinh hỡnh thành tinh thể thuốc nhuộm phõn tỏn dẫn đến cỏc đốm màu trờn hàng dệt. Hơn nữa, trong quỏ trỡnh nhuộm dạng cụn sợi, cỏc phần tử oligome làm giảm tốc độ của dũng dung dịch tuần hoàn xuyờn qua quả
sợi và gõy ra ma sỏt filamăng trong kộo sợi. Ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sụi, oligome tan ớt hơn rất nhiều. Để trỏnh sự kết tủa của nú khi quỏ trỡnh nhuộm kết thỳc, dung dịch nhuộm cần được xả bỏ ở nhiệt độ cao cú thể được, thậm chớ >1000C. Điều này cú thể dẫn tới 1 số vấn đề trong nhuộm hàng dệt thoi ở dạng dõy trong mỏy nhuộm Jet vỡ cỏc nếp nhăn và vết rạn cú thể hỡnh thành trong khi polime vẫn cũn trong trạng thỏi dẻo. Trong những trường hợp này, thỏo dung dịch nhuộm ở
nhiệt độ thấp là cần thiết và kết quả nhuộm phụ thuộc rất nhiều vào quỏ trỡnh giặt tiếp sau và giặt khử để loại bỏ hết tàn dư oligome.
Trong nhuộm, nhất là với cỏc màu đậm luụn cú 1 số phần tử thuốc nhuộm bỏm dớnh trờn bề mặt xơ sợi, hoặc được giữ lại trờn sợi mà khụng xuyờn thấu vào xơ sợi. Cỏc phần tử bỏm giữ cơ học dẫn đến làm giảm độ bền màu với giặt, ma sỏt, thăng hoa và giặt khụ. Sự cú mặt của chỳng cũng cú xu hướng làm xỉn màu. Cỏc phần tử
thuốc nhuộm bề mặt cú thể được phỏt hiện bằng giặt mẫu đó nhuộm với 1 ớt axeton lạnh. Axeton sẽ hoà tan cỏc phần tử trờn bề mặt và tạo ra dung dịch cú màu nhưng lại khụng loại bỏ bất kỡ 1 phần tử thuốc nhuộm nào ở trong xơ sợi PET. Đối với cỏc màu nhạt, cú thể giặt loại bỏ được cỏc kết tủa thuốc nhuộm bề mặt dễ dàng hơn. Đối với nhuộm màu đậm bằng thuốc nhuộm phõn tỏn trờn xơ sợi PET luụn yờu cầu xử lớ bằng giặt khử để đạt được độ bền màu, nhất là bền màu ma sỏt. Quỏ trỡnh này gồm xử lớ với dung dịch hiđrosunfit + kiềm (NaOH 2g/l và Na2S2O4.2H2O 2g/l) và chất hoạt động bề mặt (1g/l) trong 20 phỳt ở 700C. Nhiệt độ giặt khử sạch thấp hơn nhiệt
độ thủy tinh húa của polieste nhiều. Vỡ vậy, cỏc hợp chất ion ở trờn sẽ khụng xuyờn thấm vào xơ sợi mà chỉ loại bỏ thuốc nhuộm trờn bề mặt xơ sợi. Khử thuốc nhuộm phõn tỏn azo tương đối dễ dàng, nhưng để loại bỏ thuốc nhuộm cú dẫn xuất antraquinon thỡ khú khăn hơn. Thuốc nhuộm cú dẫn xuất antraquinon phải được khử và giặt sạch khỏi bề mặt trước khi xẩy ra ụxi húa trở lại..
Một số thuốc nhuộm phõn tỏn khởi nguồn từ ICI (nay cú thể từ hóng DyStar), cho phộp làm sạch kết tủa bề mặt dễ dàng. Chỳng là metyleste của axit cacboxylic dễ bị thuỷ phõn trong mụi trường kiềm.