5.1. Lý thuyết nhuộm
Thuốc nhuộm hoạt tính là thuốc nhuộm quan trọng nhất hiện nay để nhuộm 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 phản ứng thế giữa hệ thống hoạt tính trong phân tử thuốc nhuộm và nhóm thích hợp của phân tử xơ sợi. Như vậy, thuốc nhuộm hoạt tính thực hiện phản ứng gắn màu với xơ sựoi bằng liên kết cộng hóa trị khác hẳn với các loại thuốc nhuộm 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 giai đoạn này thuốc nhuộm khuếch tán từ bề mặt của xơ vào các mao quản bên trong lõi xơ. Vì vậy, khi thiết lập công nghệ nhuộm, người ta cố gắng rút ngắn giai đoạn 3 để tiết kiệm thời gian nhuộm. Mặt khác, trong quá trình nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính bên cạnh phản ứng chính với cellulose còn xảy ra phản ứng thủy phân không thể tránh khỏi với nước:
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 clorit không được tốt lăm. Công nghệ nhuộm đơn giản, có thể áp dụng rất nhiều phương pháp nhuộm. Phạm vị ứng dụng của thuốc nhuộm hoạt tính khá rộng, 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 trong môi trường kiềm nên làm giảm hiệu suất gắn màu, những phân tử thuốc nhuộm bị tủy phân không thực hiện liên kết với xơ sợi được mà chỉ bám dính 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 màu hoàn toàn được.
Thuốc nhuộm hoạt tính 50 năm qua phát triển rất mạnh, rất đa dạng về chủng loại, từ những thuốc nhuộm đơn chức (monofunctional dyes) với 1 hay 2 nhóm hoạt tính dến thuốc nhuộm lưỡng chức (bifunctional dyes) và đa
chức (polyfunctional dyes) nhằm chủ yếu tăng hiệu suất gắn màu (fixation degree) và giảm thủy phân thuốc nhuộm. Những năm gần đây, còn phát triển các loại thuốc nhuộm hoạt tính dùng ít muối trong nhuộm tận trích như Cibaron LS hay Remazol EF.
5.2. Thành phần dung dịch nhuộma. Nước a. Nước
Phải dùng nước mềm để hòa tan thuốc nhuộm hoạt tính và nhuộm. Chỉ một số ít thuốc nhuộm hoạt tính nhạy cảm với nước cứng nhưng vì công đoạn 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 natri hexametaphosphat vào nước nhưng tránh thừa quá mức làm giảm hiệu suát gắn màu. Sử dụng các chất càng hóa hữu cơ như acid etylendiamin tetra acetic (EDTA) có thể làm biến màu và giảm độ bền ánh sáng. Tất cả các thuốc nhuộm hoạt tính phức kim loại, ngoài trừ dẫn xuất của đồng phtaloxyanin đều bị hiện tượng trên. Tuy nhiên, vẫn có thể sử dụng một lượng nhỏ EDTA để giải quyết vấn đề nếu như sử dụng nhiều phương pháp khử nước cứng mà vẫn không có kết quả giảm tác dụng xấu của các ion đồng 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 thuốc nhuộm hoạt tính thấp. Trong nhuộm ngấm ép – chưng hấp cũng cho một lượng muối lớn để ngăn ngừa thôi màu.
NaCl là muối biển có chứa các tạp chất magic và canxi cần tránh dùng vì khi cho kiền vào các tạp chất trên sẽ tạo tủa hydroxyt khó loại bỏ, gây ra nhiều sự cố trong quá trình nhuộm. Kết tủa tạo ra không nhưng cản trở dòng
dung dịch, gây hiệu quả lọc mà còn làm giảm hiệu suất lên màu, gây loang màu và làm giảm độ bền ma sát.
Muối “Glaube” Na2SO4 tính khiết cao, ở dạng khan được ưa dùng nhưng khó hòa tan nên không được cho thẳng vào dung dịch nhuộm mà phải hòa tan cẩn thận bằng nước nóng và khuấy đều, sau đó mới cho nước ở nhiệt độ thường vào cho đủ lượng cần sử dụng. Cần chú ý kiểm tra nahso4 thường hay 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 gắn màu trước hay thuốc nhuộm bị thủy phân.
c. Kiềm
Na2CO3 – soda (98%) được sử dụng nhiều nhất để gắn màu, naHCO3 và NaOH cũng khá quan trọng, chỉ nên dùng soda có độ tinh khiết cao và đưa vào 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 ở dạng 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 tác dụng như chất hút ẩm, cho vào dung dịch thuốc nhuộm làm tăng độ hòa tan của thuốc nhuộm hoạt tính.