a. Công đoạn tiền xử lý
Œ Tẩy trắng
Ø Mục đích: Tạo cho vải có bề ngoài trắng sạch. Khả năng hấp thụ thuốc
nhuộm cũng sẽ được nâng cao sau công đoạn tẩy trắng.
Nguyễn Hồ Quang Long (Phó Giám đốc)
Hình 4.1. Sơ đồ tương quan giữa các bộ phận trong đội SXSH của công ty.
Nguyễn Thị Khánh Ly (chuyên viên
SXSH)
Trao đổi các thông tin và các yêu cầu trong áp dụng SXSH
Xác định trọng tâm đánh giá SXSH Lập kế hoạch triển khai SXSH
Trình bày kết quả giám sát khi áp dụng SXSH Trình các đề xuất cho Giám đốc xét duyệt và chỉ đạo thực hiện Cung cấp thông tin và kết quả giám sát khi áp dụng SXSH Trợ giúp thực hiện các giải pháp SXSH Đại diện các bộ phận Huỳnh Tú Vy (tài chính vật tư) Nguyễn Tư (quản đốc xưởng nhuộm) Nguyễn Thành Nhân (cơ điện)
Ø Nguyên tắc: Quá trình này được thực hiện trong máy Jet, trong điều kiện
pH từ 3,5 – 4,5 (chất điều chỉnh pH là CH3COOH), NaClO2 chuyển hóa thành oxi nguyên tử oxi hóa màu của vải sợi và vải sẽ đạt được độ trắng cần thiết. Đối với vải PES thì nhiệt độ bắt đầu từ 40 – 500C, trong vòng 20 – 30 phút, sau đó gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi và tẩy ở nhiệt độ sôi trong thời gian 30 – 45 phút, cuối cùng giặt nóng, giặt xả bằng nước lạnh. Còn đối với vải cotton thì gian giặt tẩy ít hơn và nhiệt độ bắt đầu từ 30 – 400C.
• Giảm trọng (PES)
Ø Mục đích: Làm nhẹ hàng vải và tạo cho mặt vải sự mềm mại. Ngoài ra, vải
sẽ có độ mao dẫn cao hơn, xốp hơn, dễ hấp thu thuốc nhuộm.
Ø Nguyên tắc: Công đoạn này được thực hiện trong máy Jet. Khi xơ sợi PES
được xử lý trong dung dịch kiềm mạnh (NaOH) thì liên kết ester của xơ sợi sẽ được xà phòng hóa và tạo ra nhóm ưa nước (-COOH, -OH); đồng thời giảm trọng lượng xơ sợi cho ta cảm giác sờ tay dễ chịu, mặt vải mềm mại. Sau khi giảm trọng ta phải giặt nóng, tiến hành trung hòa xút bằng acid acetic (CH3COOH phản ứng với xút và sẽ tạo muối nên hoàn toàn có thể giặt sạch ra khỏi vải) nhằm tránh không cho xảy ra hiện tượng đốm trắng trên mặt vải khi nhuộm, và cuối cùng là
giặt xả bằng nước lạnh.
Ž Làm bóng (cotton)
Ø Mục đích: Tăng độ bền căng, độ láng bóng và tăng ái lực của vải với thuốc
nhuộm.
Ø Nguyên tắc: Quá trình làm bóng trải qua ba giai đoạn nhỏ là ngấm kiềm,
ổn định và giặt sạch. Quá trình này làm cho vải ở trạng thái kéo căng tác dụng với dung dịch kiềm đậm đặc ở nhiệt độ 16 – 30 0C trong một khoảng thời gian rất ngắn (40 – 50 giây), làm cho xơ bông trương nở to, mặt ngoài của xơ trở nên phẳng hơn, có khả năng phản xạ ánh sáng tốt hơn, vì vậy làm cho xơ trở nên bóng hơn. Ngoài ra, khi xơ nở to làm thay đổi một phần cấu trúc phân tử nên xơ trở nên
háo nước hơn, dễ thấm nước và dễ hút ẩm hơn, tăng khả năng hút màu, tiết kiệm được 15 – 30% thuốc nhuộm so với vải chưa được làm bóng.
b. Công đoạn xử lý
• Nhuộm
Quá trình nhuộm được thực hiện trong máy nhuộm Jet một họng với công suất tối đa là 300kg/mẻ. Đây là thiết bị nhuộm kín, hoạt động theo nguyên lý “vải và dung dịch cùng chuyển động”,
điều này tạo điều kiện cho thuốc nhuộm dễ dàng khuếch tán vào sợi vải, rút ngắn thời gian nhuộm. Đối với vải PES thì ta dùng thuốc nhuộm phân tán, còn đối với vải cotton thì ta dùng thuốc nhuộm hoạt tính.
Ÿ Đối với vải PES: bắt đầu ở
nhiệt độ 400C, cho vải vào máy cùng với nước và một số chất trợ như chất càng hóa EDTA (axít axetic ethylene diamine tetra) để phức hóa các chất gây độ cứng cho nước và các ion kim loại nặng; chất khuếch tán (Kortamol NNO); chất làm đều màu (Sonadon D-72). Ta cũng điều chỉnh pH từ 5 – 5,5 bằng CH3COOH vì tất các các thuốc nhuộm phân tán đều nhuộm tốt ở khoảng pH trên. Tuần hoàn vải và dung dịch 10 phút rồi mới cho thuốc nhuộm vào. Gia nhiệt tùy màu nhạt, trung, đậm. Và cuối cùng vải được giặt nóng ở 60– 700C và giặt xả sạch ở nhiệt độ phòng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.2. Máy nhuộm Jet đơn.
0 800C 1200C 1300C Giặt Giặt nóng 60 – 700C (5 – 30’) Thuốc nhuộm Nước, chất trợ Vải 30 – 60’ 5 – 10’
Ÿ Đối với vải cotton: bắt đầu ở nhiệt độ 300C, cho vải vào máy cùng với nước và các chất trợ như EDTA, chất đều màu và chất ngấm (tăng cường khả năng khuếch tán màu, giúp cho màu hòa tan đều và ngấm sâu vào bên trong lõi xơ); muối Natri sunfat (Na2SO4) chạy máy trong 20 phút (Na2SO4 là chất điện ly, đóng vai trò chất dẫn giúp cho thuốc nhuộm đi sâu vào trong lõi xơ và đều màu); sau đó gia nhiệt lên đến nhiệt độ nhuộm yêu cầu. Khi đạt đến nhiệt độ nhuộm, chia Natri cacbonat (Na2CO3) làm 03 lần cho vào, mỗi lần cách nhau khoảng 10 phút (Na2CO3 là chất tạo môi trường kiềm, giúp thuốc nhuộm liên kết hóa học với xơ sợi); sau đó tiếp tục giữ nhiệt độ khoảng 15 – 60 phút tùy theo màu nhạt, trung, đậm. Sau khi giặt nóng ở nhiệt độ 500C – 600C và xả sạch ở nhiệt độ phòng, vải được cầm màu ở nhiệt độ 400C – 400C bởi chất cầm màu là chất tạo màng cao phân tử, ngăn không cho thuốc nhuộm ra ngoài, giữ lại thuốc nhuộm trên vải, giúp sản phẩm có màu sắc như mong muốn.
Quá trình nhuộm bao gồm 4 giai đoạn sau:
Ÿ Giai đoạn 1: Các hạt thuốc nhuộm khuếch tán từ dung dịch đến bề mặt
ngoài xơ sợi.
Giặt xả sạch Cầm màu 40 – 500C 2 – 2,50C/ phút 80 – 900C 300C Vải Na2SO4 Thuốc nhuộm Nước, chất trợ 20’ Giặt nóng 50 – 600C (5 – 30’) 1/3Na2CO31/3Na2CO3 1/3Na2CO3 10’ 10’ 15 – 60’ 10 – 20’
Ÿ Giai đoạn 2: Các hạt thuốc nhuộm được hấp thụ lên bề mặt ngoài xơ.
Ÿ Giai đoạn 3: Các hạt thuốc nhuộm, khuếch tán từ mặt ngoài vào sâu trong
lõi xơ sợi theo các mao quản.
Ÿ Giai đoạn 4: Thực hiện liên kết bám dính thuốc nhuộm vào xơ.
Lưu ý: Nhiệt độ và thời gian có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nhuộm. Nhiệt độ tối ưu để vải có thể bắt màu là 1300C. Nếu nhiệt độ quá cao sẽ làm cho vải bị biến tính, chuyển sang màu khác, loang màu hoặc vải có thể bị mục nếu dùng thước nhuộm Acid, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, độ dày mỏng hoặc màu sắc của sản phẩm. Lưu ý đối với máy nhuộm cao áp chỉ được mở máy, xả bỏ dung dịch, lấy mẫu sau khi nhiệt độ đã hạ thấp xuống 35oC và áp suất bằng 0.
• Vắt
Ø Mục đích: Giảm bớt nước trong vải bằng máy vắt ly tâm.
Ø Nguyên tắc: Dùng lực ly tâm, khi máy hoạt động sẽ tách nước ra với tốc độ
quay 600 – 650 vòng/phút, vắt khô đến 70 – 80%. Nếu tốc độ quay quá cao và vắt quá kiệt sẽ làm cho vải PES bị biến dạng.
c. Công đoạn hoàn tất
Công đoạn hoàn tất bao gồm hai quá trình: xử lý hóa học (hồ hoàn tất) và xử lý cơ học (sấy khô và căng định hình).
‘ Xử lý hóa học (hồ hoàn tất)
Ø Mục đích: Tăng chất lượng sản phẩm, tăng độ bền ma sát, chống thấm,
nhàu, làm mềm vải.v.v…
Ø Nguyên tắc: Máy căng định hình có bộ phận ép hồ gồm một máng có hai
trục dẫn và hai trục ép. Vải được đưa qua các trục cố định và trục lăn tự do. Khi đi xuống vải sẽ được ban ra nhờ ba trục ban vải và qua hệ thống chỉnh tâm, sau đó vải sẽ được đưa vào trục ép nhờ các trục lăn tự do và 1 trục bang. Khi hai trục ép tiếp xúc nhau, vải sẽ thấm hồ đầy đủ. Bộ phận gia nhiệt từ 1600C – 1700C giúp
cho các chất hồ bám lên mình vải. Thường sử dụng máy ngấm ép có tỉ lệ 60 – 80% lượng hồ. Tùy theo yêu cầu đối với từng loại vải mà ta sẽ đưa vào vải các loại hồ khác nhau như: hồ quang học, hồ cứng, hồ mềm, hồ chống thấm, chống nhàu, khử mùi.v.v…
’ Xử lý cơ học (sấy khô và căng định hình)
Ø Mục đích: Khử ẩm và chống co rút, các sợi dọc sợi ngang vuông góc nhau
giúp ổn định lại khổ vải.
Ø Nguyên tắc: Vải được đưa vào máy nhờ bộ phận xích tải. Hai dây xích tải
có nhiệm vụ dẫn vải đi và căng khổ vải. Hai trục để điều chỉnh mật độ sợi, thông thường các trục phải chạy đều nhau (khoảng 1m/p) nhưng do kinh nghiệm người đứng máy, người ta thường cho trục trên chạy chậm hơn trục dưới từ 1 – 2 m/p thì vải sau khi định hình sẽ đẹp hơn. Tùy theo từng loại vải mà có nhiệt độ khác nhau, thường nhiệt độ khoảng 190 – 2100C, tốc độ máy cũng dao động trong khoảng 17 – 35 m/p.
Trong thân máy còn có các buồng gia nhiệt và các quạt thổi có nhiệm vụ luân chuyển dòng không khí nóng khắp bề mặt vải. Phòng thứ nhất có nhiệm vụ gia nhiệt từ từ cho vải lên nhiệt độ sấy cần thiết tránh cho hàng vải nóng đột ngột gây quá nhiệt cục bộ dẫn đến vải sẽ bị cứng nhám, chai hàng không sửa chữa được. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các phòng còn lại có nhiệm vụ gia nhiệt cho vải đúng nhiệt độ yêu cầu của quy trình, sau đó phòng cuối cùng có tác dụng làm nguội vải bằng hệ thống thông gió giảm nhiệt độ xuống còn khoảng 50 – 700C và các trục dẫn cuối máy sẽ làm tiếp phần còn lại. Khi vải ra sẽ có nhiệt độ khoảng 30 – 400C.
“ Kiểm cuộn
Đây là công đoạn cuối cùng nhằm phân loại, kiểm tra lại chất lượng sản phẩm lần cuối trước khi đóng gói đưa ra thị trường.
4.1.3. Xác định và lựa chọn các công đoạn gây lãng phí
Hầu hết tất cả các công đoạn của quá trình nhuộm vải đều tiêu thụ nước, hóa chất và năng lượng rất nhiều, bắt đầu từ công đoạn tiền xử lý cho đến công đoạn hoàn tất. Nên có thể nói xem đây là cơ hội rất lớn để nghiên cứu thực hiện các giải pháp SXSH cho công ty.
4.2. PHÂN TÍCH CÁC BƯỚC CÔNG NGHỆ 4.2.1. Chuẩn bị sơ đồ công nghệ chi tiết 4.2.1. Chuẩn bị sơ đồ công nghệ chi tiết
Đầu ra Đầu vào LÒ HƠI Dầu FO Điện Nước Khí thải Nhiệt Bụi Nhiệt Dung dịch hồ Nhiệt Dịch thải Hồ hoàn tất Đóng gói thành phẩm Chất thải rắn Kiểm cuộn Nước NaOH
Nước thải, nhiệt, hơi hóa chất Giảm trọng Nước thải Vắt Vải mộc (PES) Nước, NaClO2, CH3COOH
Nước thải, nhiệt, hơi hóa chất
Tẩy trắng
Nhuộm
Nước, chất trợ Thuốc nhuộm
Nước thải, nhiệt, hơi hóa chất
4.2.2. Cân bằng vật chất – năng lượng
Cân bằng vật liệu và năng lượng có ý nghĩa quan trọng đối với đánh giá SXSH vì thông qua đó người ta có thể xác định và định lượng những hao hụt và phát thải mà trước đó chưa phát hiện được. Một bước thiết yếu trong cân bằng vật liệu là kiểm tra rằng “cái gì đi vào một công đoạn/quy trình thì sẽ phải đi ra ở nơi nào đó.” Vì thế, tất cả đầu vào sẽ có những đầu ra tương ứng. Phép cân bằng này cũng hữu ích trong việc giám sát tiến bộ đạt được từ chương trình SXSH cũng như đánh giá chi phí và lợi ích của chương trình. Do thời gian làm đồ án có hạn nên đề tài chỉ tập trung cân bằng vật chất – năng lượng cho quá trình nhuộm vải PES mà thôi.
Cơ sở cân bằng nguyên vật liệu dựa vào nguyên lý: “Tổng đầu vào = Tổng đầu ra + thất thoát”.
a. Cân bằng nguyên vật liệu
Một số ghi chú trong quá trình cân bằng nguyên vật liệu
Theo tài liệu hướng dẫn SXSH trong ngành dệt nhuộm của Trung tâm Sản xuất sạch Việt Nam:
- Hóa chất tẩy trắng NaClO2 có độ tận trích rất thấp, khoảng 10% nên lượng hóa chất có trong nước thải dòng ra là 90%.
- Thuốc nhuộm phân tán có độ tận trích 90% nên lượng thuốc nhuộm có trong nước thải dòng ra là 10%.
- Phương pháp ngấm ép có thể ngấm khoảng 80% lượng hồ vào vải nên lượng hồ ở dòng ra là 20%.
Bảng 4.2. Bảng cân bằng nguyên vật liệu tính cho 1 mẻ sản xuất = 300kg vải (Đơn vị tính: kg/mẻ)
Công đoạn Dòng vào Dòng ra Dòng thải
300 kg vải Tên Lượng Tên Lượng Lỏng Rắn Khí Ghi chú
NaClO2 3 NaClO2 2,7 + + 0,3 kg nằm trên vải
Tẩy trắng
CH3COOH 1,5 CH3COOH 1,5 +
NaOH 15 NaOH 15 + (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giảm trọng
CH3COOH 3 CH3COOH 3 +
CH3COONa (khan) 1,5 CH3COONa (khan) 1,5 +
CH3COOH 0,75 CH3COOH 0,75 +
EDTA 1 EDTA 1 +
Kortamol NNO 1,5 Kortamol NNO 1,5 + Sonadon D-72 1,5 Sonadon D-72 1,5 + Nhuộm
Thuốc nhuộm 6 Thuốc nhuộm 0,6 + 5,4 kg nằm trên vải
Hồ hoàn tất Hóa chất hồ 3 Hóa chất hồ 0,6 + 2,4 kg ngấm vào vải
Ống giấy 5 Ống giấy 0,5 + 4,5 kg được dùng để cuộn vải
Kiểm cuộn
Nylon cuộn vải 2 Nylon cuộn vải 0,2 + 1,8 kg được dùng để cuộn vải
Ø Nhận xét: Khi nhuộm 1 mẻ (300kg vải) thì công ty sử dụng hết 44,75kg nguyên vật liệu và thải ra lượng dòng thải là 30,35kg bao gồm các loại hóa chất cơ bản, thuốc nhuộm, chất trợ, ống giấy và nylon. Như vậy, để nhuộm 1 tấn vải thì công ty phải tiêu thụ gần 150 kg nguyên vật liệu và thải ra khoảng 100 kg chất thải. Đó là chưa kể lượng hóa chất bị thất thoát trong quá trình lấy hóa chất hoặc còn dính lại trên thùng chứa hóa chất.
b. Cân bằng nước
Ngành nhuộm là một trong những ngành sử dụng rất nhiều nước. Đây cũng là một trong những trọng tâm thực hiện SXSH. Do vậy, cân bằng nước để so sánh với lượng nước thực tế mà công ty đã tiêu thụ để định lượng được lượng nước thất thoát trong quá trình sản xuất. Từ đó tìm hiểu nguyên nhân và đề xuất các giải pháp nhằm tiết kiệm nước cho công ty.
Một số lưu ý trong tính toán cân bằng nước
Theo tài liệu hướng dẫn SXSH trong ngành dệt nhuộm của Trung tâm Sản xuất sạch Việt Nam:
- Trung bình trong ngành nhuộm có khoảng 88% nước sử dụng được thải ra dưới dạng nước thải và 12% thoát ra do bay hơi.
- Lượng nước công nghệ được hiểu là lượng nước cho vào máy (trong đó đã bao gồm lượng nước pha hóa chất).
- Đối với quá trình hồ hoàn tất thì lượng nước công nghệ chính là lượng nước dùng để pha dung dịch hồ.
- Lượng nước còn nằm lại trên vải sau các quá trình xử lý hóa học được tính như sau: Tùy theo từng loại vải mà mức độ thấm nước khác nhau nhưng trung bình khối lượng vải ướt trước khi vắt gấp 3 – 4 lần khối lượng vải khô ban đầu nên: mvải ướt = 3,5 * 300 (kg/mẻ) = 1.050 (kg/mẻ).
ð Lượng nước nằm lại trên vải:
(Vì nước có khối lượng riêng là 1.000kg/m3)
- Lượng dung dịch hồ nằm lại trên vải sau công đoạn hồ hoàn tất chiếm 80% lượng dung dịch hồ ban đầu.
Thực tế tại công ty, tất cả lượng nước làm mát đều được thu hồi tái sử dụng nên:
Lượng nước thải = Lượng nước sử dụng – Lượng nước tuần hoàn – Lượng nước thấm trên vải – Lượng nước bay hơi
Bảng 4.3. Bảng cân bằng nước tính cho 1 mẻ sản xuất (Đơn vị tính: m3/mẻ)
Dòng vào Dòng ra STT Công đoạn Nước công
nghệ Nước làm mát Tổng lượng nước sử dụng Nước thu hồi Tổng lượng nước thải Ghi chú 1 Tẩy trắng 6 3 9 3 4,53 0,75m
3 nước nằm lại trên vải và 0,72m3 nước bị bốc hơi
2 Giảm trọng 6 3 9 3 5,28 0,72m3 nước bị bốc hơi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3 Nhuộm 9 3 12 3 7,92 1,08m3 nước bị bốc hơi
4 Hoàn tất 0,2 0,1 0,3 0,1 0,04 0,16m3 dung dịch hồ nằm lại trên vải
TỔNG CỘNG 21,2 9,1 30,3 9,1 17,77 3,43