Đại học Quốc Gia Tp. HCM
Trường Đại học Bách Khoa.
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học.
Bộ môn Hữu Cơ.
&&
ĐÈ TÀI TIỂU LUẬN:
Nhóm: 3. Chiều T4.
GV: TS. Phạm Thành Quân.
SVTH:
1.Đặng Kim Oanh. 60502009
2.Trần Hà Quang. 60502249
3.Nguyễn Đức Hiệp Tâm 60502466
Tp. HCM.Tháng 5. 2009
1
MỤC LỤC.
CHƯƠNG 1- VẬT LIỆU DỆT 2
I.1. Gi i thi u v v t li u dêt:ớ ệ ề ậ ệ 2
I.2. Phân lo i:ạ 2
I.3. C u trúc:ấ 3
I.3.1. X s i thiên nhiên (x cellulose):ơ ợ ơ 3
I.3.2. X s i viscose:ơ ợ 5
CHƯƠNG 2- GIỚI THIỆU TN HOÀN NGUYÊN 6
II.1. Khái quát v thu c nhu m hoàn nguyên:ề ố ộ 6
II.2. L ch s :ị ử 7
II.3. Phân lo i:ạ 7
II 4. So sánh thu c nhu m hoàn nguyên và các thu c nhu m khác:ố ộ ố ộ 12
CHƯƠNG 3-CƠ CHẾ-ĐỘNG HỌC QT NHUỘM 14
III.1. ng h c quá trình nhu m:Độ ọ ộ 14
III.2. C ch t ng tác v i x :ơ ế ươ ớ ơ 14
CHƯƠNG 4-CÁC PP NHUỘM 16
IV.1. Các y u t nh h ng đ n quá trình nhu m:ế ố ả ưở ế ộ 16
IV.1.1. Quá trình ô xi hóa: 16
IV.1.2. Quá trình kh :ử 16
IV.1.3. S th m hút thu c nhu m:ự ấ ố ộ 17
IV.2. Các ph ng pháp nhu m:ươ ộ 17
IV.2.1. Phân lo i theo pp th c hi n:ạ ự ệ 17
IV.2.2. Các pp phân lo i khác:ạ 18
CHƯƠNG 5- CHẤT TRỢ NHUỘM-QT XỬ LÝ SAU NHUỘM 21
V.1. Ch t tr nhu m:ấ ợ ộ 21
V.1.1. Tác d ng:ụ 21
V.1.2. Phân lo i:vi c phân lo i d a trên công d ng tr c ti p c a nó lên s n ph m nhu m hoàn ạ ệ ạ ự ụ ự ế ủ ả ẩ ộ
t t.ấ 21
V.2. Quá trình x lý sau nhu m:ử ộ 23
V.3.1. M c đích:ụ 23
V.3.2. X lý c h c:ử ơ ọ 23
V.3.3. X lý hóa h c:ử ọ 24
CHƯƠNG 1- VẬT LIỆU DỆT.
I.1. Giới thiệu về vật liệu dêt:
Vật liệu dệt là nguyên liệu để sản xuất ra vải, hiện nay vât liệu dệt ngày càng phong phú đa
dạng nhằm đáp ứng những đòi hỏi khác nhau về tính chất của các loại vải, cũng như phạm vi ứng
dụng của vải.
I.2. Phân loại:
Nguyên liệu dệt của công nghiệp dệt hiện nay rất phong phú và đa dạng. Tùy theo nguồn gốc
cuả các sợi xơ mà người ta chia chúng thành hai loại sau:
2
+ Xơ thiên nhiên.
+ Xơ hoá học.
-Trong mỗi loại đó được chia thành từng loại sau đây:
I.3. Cấu trúc:
Tuy khác nhau về thành phần hóa học và cấu tạo, cấu trúc cũng như các đặc điểm riêng,
nhưng tất cả các sợi dệt điều có tính chất chung.
Trừ len và nylon, tất cả vật liệu dệt điều có cấu trúc mạch thẳng được sắp xếp theo trục xơ
với độ định hướng khác nhau. Ở những bộ phận mà các mạch đại phân tử sắp xếp tương đối song
song nhau, kết chặt nhau sẽ hình thành những miền phi tinh thể hoặc tinh thể xen lẫn những phần
các mạch đại phân tử nằm lộn xộn gọi là vô định hình. Vì vậy có thể nói vật liệu dệt điều có cấu trúc
hai pha là: tinh thể và vô định hình.
I.3.1. Xơ sợi thiên nhiên (xơ cellulose):
-Cellulose là thành phần chính trong tế bào thực vật trong gỗ cellulose chiếm 50-55%, trong bông
chiếm 94 - 96 %, trong đay chiếm 70 -75%.
I.3.1.1. Đặc điểm cấu tạo:
(C
6
H
10
O
5
)
n
hay [(C
6
H
7
O
2
(OH)
3
]
n
với n là độ trùng hợp.
H
O
HO
H
H
CH
2
OH
OH
H
H
OH
H
H
OH
O
OH
H
CH
2
OH
H
CH
2
OH
O
OH
H
H
OH
H
H
O
O
H
H
H
H
O
H
OH
O
OH
H
CH
2
OH
OH
H
n
+ Cây bông: n gần bằng 10000-12000.
+ Cây đay: n gần bằng 5600.
Các loại xơ
Xơ sợi thiên nhiên
Xơ sợi hoá học
Sợi nhân tạo
Sợi tổng hợp
Thực vật Động vật
Từ sản phẩm của
quá trình chưng cất
Từ hạt thân cây
đay, lanh, bông…
Thực vật
Động vật
Từ lông
cừu, lông
dê…
3
+ Sợi visco: n gần bằng 460.
-Trong xơ sợi các phân tử của cellulose không nằm riêng lẻ mà liên kết với nhau bằng các lực tương
tác Vander-walls giữa các phân tử. Ngoài ra chúng còn liên kết với nhau bằng liên kết hidro, liên kết
này phát sinh chủ yếu do các nhóm -OH.
-Cellulose có cấu trúc vô định hình nằm xen lẫn cấu trúc tinh thể và chính những phần cấu trúc vô
định hình làm cho sợi cellulose có khả năng hấp thụ cao hơn.
I.3.1.2. Tính chất cơ lý:
-Khối lượng riêng: 1,52-1,56 (g/cm
3
)
-Độ ẩm cân bằng: 77-79 %
-Độ bền đứt: 20-30 (g/tex)
-Độ giãn khô và ướt: 6-10%
-Tính dẫn điện: Do có nhóm -OH phân cực nên truyền dẫn điện tích kết quả là không sinh điện tích,
thoáng khí, hút ẩm.
-Vật liệu cellulose rất dễ bị nhăn.
I.3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng:
- Nhiệt độ: Độ bền giảm nhiều hay ít phụ thuộc vào nhiệt độ tác động. Khi tăng nhiệt độ lên 180
0
C
mạch cellulose bị phá hủy, các liên kết glucoxit bị đứt. Khi nhiệt độ lớn hơn 270
0
C thì sợi bị phá hủy
hoàn toàn.
- Ánh sáng: Dưới tác dụng của ánh sáng có tia tử ngoại và oxi không khí cho nên hiện tượng lão hoá
xảy ra do cellulose bị oxi hoá nên các tính chất cơ lý bị giảm.
- Nước: Cellulose có độ hút ẩm cao do phân tử có chứa nhiều nhóm -OH chiều ngang tăng 22 - 34%,
chiều dài tăng 1 - 2%, việc tăng chiều diện tích ngang và dài không đồng đều sẽ dẫn đến hiện tượng
lệch phương của sợi, do đó trong môi trường nước sẽ gây ra hiện tượng nhăn bề mặt vải.
- Trong môi trường dung môi hữu cơ: Cellulose không hoà tan trong môi trường rượu, bezen,
xeton…Nhưng trong dung dịch amoniac đồng thì celulose tan hoàn toàn.
-
Tác dụng với acid: Trong môi trường acid cellulose sẽ bị thủy phân làm ngắn mạch phân tử cuả
cellulose. Kết quả là cellulose bị giảm bền.
Cellulose đặc biệt kém bền dưới tác dụng của các acid vô cơ như H
2
SO
4
, HCl, HNO
3
…Nồng
độ và nhiệt độ càng cao thì tốc độ thủy phân càng cao.
+ Với những acid hữu cơ như CH
3
COOH, HCOOH……thì tốc độ thủy phân chậm
hơn.
4
C
6
H
7
O
2
OH
3
n
+
HNO
3
C
6
H
7
O
2
ONO
2
OH
n
2nH
2
O
+
C
6
H
7
O
2
OH
3
n
H
+
C
6
H
7
O
2
OH
3
n
1
n
2
C
6
H
7
O
2
OH
3
+
n
1
,n
2
<< n
Cu
NH
3
m
OH
2
C
6
H
7
OH
3
+
n
C
6
H
7
O
2
OH
OH
OH
Cu NH
3
OH
m 2
+
n-m NH
3
+ Như vậy: khi xử lý xơ bông trong môi trường acid cần chú ý đến nhiệt độ cũng
như nồng độ acid để tránh ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của xơ bông và nếu xử lý
bằng acid thì cần giặt kỹ trước khi qua công đoạn khác nhằm loại hết những ion H
+
nằm trên vải.
- Kiềm: cellulose bền dưới tác dụng của kiềm ở nồng độ thấp. Tuy nhiên ở nồng độ kiềm 7% và có
mặt oxi không khí ở nhiệt độ cao celulose bị phân hủy. Ở nồng độ kiềm đậm đặc, ở nhiệt độ thích
hợp celulose sẽ ngậm kiềm dẫn đến sợi mềm mại và dễ ngấm dung dịch thuốc nhuộm. Mặt khác, lợi
dụng tính chất này người ta kéo căng sợi để sợi bóng và đẹp
- Chất oxi hoá: Andehyd, xeton…với nồng độ đậm đặc hoặc ở nhiệt độ cao thì cellulose sẽ bị oxi
hoá tạo thành oxit cellulose dẫn đến cấu trúc sợi giảm độ bền và độ đều màu trong quá trình nhuộm.
- Môi trường chất khử: cellulose bền dưới tác dụng chất khử.
- Vi sinh vật: Khi độ ẩm của vải vượt quá mức cho phép thì một số vi sinh vật thâm nhập và phát
triển, chúng phá hủy cấu trúc sợi nhờ men của chúng, nếu để lâu xơ sợi bị phá hủy thành đường
gluco và lâu hơn thành CO
2
, CH
4
.
I.3.2. Xơ sợi viscose:
I.3.2.1. Sản Xuất:
Xơ- sợi viscose được sản xuất theo phương pháp kéo ướt.
Nguyên liệu chính để sản xuất xơ sợi viscose có thể là gỗ có hàm lượng anpha xenllulo
không dưới 90%; các loại xơ bông hoặc vải phế liệu, được tạo thành những tấm mỏng có diện tích
khoảng 2 feet vuông rồi ngâm vào dung dịch kiềm alkali 18%, thời gian 60 phút, nhiệt độ 70
o
F cho
đến khi xenllulo chuyển hóa thành soda cenllulose (còn gọi là ankali cenllulose).
R
cell
OH
NaOH
R
cell
ONa
H
2
O
Bột alkali nhão này được tạo thành những mảnh nhỏ, vò nát, chưng hấp trong thời gian thích
hợp, sau đó được xử lý với carbon disunfide (CS
2
). Quá trình này làm biến đổi màu của bột ankali
nhão từ trắng sang màu cam sáng được gọi là quá trình xanthan hóa (sodium cellulose xanthan).
R
cell
ONa
CS
2
R
cell
OCS
2
Na
Tiếp tục hòa tan trong dung dịch sodium hydroxide loãng để trở thành dung dịch màu vàng
nghệ, rồi lại được chưng hấp ở nhiệt độ 85
o
F, thời gian 40-80 giờ để đạt độ nhớt thích hợp cho quá
trình kéo sợi.
Dung dịch nhớt này được đưa vào các bồn chứa có nhiệt độ 40-45
o
C và được ép qua các lỗ
định hình đi vào bể dung dịch gồm có acid sunfuric loãng (9-12%), sodium sunfat (17-20%) và
glucose (4-10%); dưới tác dụng của hỗn hợp này, cellulose được đông cứng lại thành filament. Các
filament này sẽ được cho qua nước sôi để loại bỏ các màu dư, các chất rắn bẩn còn bám trên sợi,
đồng thời kéo giản, nhằm ổn định cấu trúc và tăng độ bền của sợi.
2R
cell
OCS
2
Na
H
2
SO
4
2R
cell
OH
2CS
2
Na
2
SO
4
Số lỗ trên ống định hình có thể đạt đến 5000 lỗ, vận tốc kéo sợi từ 50-150 m/phút. Sợi
viscose thông thường có màu sáng bóng, để làm giảm độ bóng này người ta dùng titanium dioxide
(TiO
2
) thêm vào trong dung dịch trước khi kéo sợi.
Để tạo nên sợi viscose có màu (solution – dyed viscose) trong quá trình sản xuất người ta
thêm phẩm nhuộm pigment vào trong dung dịch trước khi kéo sợi, phương pháp này làm cho sợi có
độ bền màu cao hơn.
Xơ viscose cắt ngắn được pha với PES, bông, len để tăng tính hút ẩm, tính vệ sinh, vẻ đẹp
và giảm giá thành của vải thành phẩm.
5
I.3.2.2. Tính chất cơ lý:
I.3.2.3. Ưu nhược điểm:
* Ưu điểm:. hệ số trùng hợp tốt hơn nhiều so với xơ bông, phản ứng với các nhân hóa học như acid,
kiềm, chất oxi hóa kém hơn xơ bông.
* Nhược điểm: +Không bền với các acid vô vơ loãng hay đậm đặc.
+ Không bền với kiềm loãng ở nhiệt độ cao và có mặt oxi không khí.
+Kém bền với thời tiết (mất bền hoàn toàn sau 20 tuần),.
+Không bền với vi khuẩn, không dẻo nhiệt (giữ được các tính chất cơ lý đến 120
o
C).
+ Giảm bền khi ướt
CHƯƠNG 2- GIỚI THIỆU TN HOÀN NGUYÊN.
II.1. Khái quát về thuốc nhuộm hoàn nguyên:
Thuốc nhuộm hoàn nguyên là những hợp chất màu hữu cơ không tan trong nước. Chúng có
tính chất chung là đều chứa nhóm xeton trong phân tử. Công thức tổng quát:
R
C
O
Khi bị khử dạng không tan tan này sẽ chuyển về dạng leuco acid, dạng này không tan trong
nước được nhưng tan trong kiềm và chuyển về dạng leuco bazo. Dạng leuco bazo hòa tan trong
nước, do có ái lực lớn nên sẽ bắt màu mạnh với xơ xenlulo. Mặt khác nó lại dễ bị thủy phân thành
dạng leuco acid khi rửa bớt kiềm và dễ bị oxi hóa bởi oxi không khí về dạng không tan nguyên thủy
ban đầu.
Toàn bộ quá trình này được miêu tả như sau:
Tính chất Giá trị Tính chất Giá trị
Khối lượn riêng (g/cm
3
)
Độ mảnh (den)
Độ trùng hợp (hệ số trùng hợp)
Độ trương nở trong nước (%)
Độ hút ẩm (%)
1.50-1.53
1.52
200-600
45-300
6-14
Cường lực tương đối
(cN/tex)
- Khi khô
- Khi ướt
Độ giản dài tương đối
- Khi khô
- Khi ướt
16-70
2-54
2-50
3-60
6
Do đặc điểm quá trình nhuộm như trên mà lớp thuốc nhuộm này có tên gọi là thuốc nhuộm hoàn
nguyên.
II.2. Lịch sử:
Từ nhiều thế kỷ trước đây loài người đã biết dùng indigo thực vật từ lá cây chàm và một số cây
thuộc họ này để nhuộm màu xanh lam sẫm.Thế kỷ thứ XII ở Trung Quốc, Ấn Độ, Inđônexia và
nhiều đảo khác trong vùng nhiệt đới đã có những đồn điền trồng nhiều cây chàm. Trong suốt thế kỷ
XIX nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất indigo đều từ thực vật.
Năm 1901 René Bohn đã tổng hợp được một dạng thuốc nhuộm tương tự indigo từ 2-
aminoanthraquinon, và ông được coi như người khám phá ra dòng thuốc nhuộm này. Baeyer, sau
những giải thích về cấu trúc 1883 phát triển quy trình tổng hợp ra indigo, và cũng đã cho ra đời
indanthrone (có 200 loại sử dụng trong thương mại cho dải màu từ vàng tới đen). Đến năm 1940 hầu
hết các thuốc nhuộm hoàn nguyên quan trọng đã được tổng hợp, bổ sung hoàn thiện các phân nhóm
của lớp thuốc nhuộm này.
Trước những năm 70 của thế kỷ này thuốc nhuộm hoàn nguyên chiếm tỷ lệ khá lớn trong tổng
số thuốc nhuộm tổng hợp sản xuất trên thế giới (đến 23%) nhưng hiện nay nó chỉ chiếm khoảng
17% vì giá thành khá cao và công nghệ nhuộm phức tạp. Đến nay, việc sản xuất có chững lại, xu thế
chung là tìm cách biến tính và phối chế những màu có chất lượng cao nhưng dễ sử dụng.
II.3. Phân loại:
Theo ái lực với xơ sợi và lượng kiềm cần dùng cho quá trình nhuộm gián đoạn:
Thuốc nhuộm hoàn nguyên được phân thành: IK, IW, IN (I = indanthrene, K = cold = lạnh, W =
warm, N = normal
Loại Thuốc
nhuộm
Ái lực với xơ Nhiệt độ nhuộm Lượng kiềm sử
dụng
Thêm muối để
tăng sự hấp phụ
lên xơ
IK Thấp 20-30
o
C Ít Cần
IW Cao hơn IK 40-45
o
C Nhiều hơn IK Cần ít hoặc
không cần
IN Cao nhất 60
o
C Nhiều nhất Không cần
Theo cấu tạo hóa học thuốc nhuộm hoàn nguyên được chia thành 2 nhóm:
1. Thuốc nhuộm indigoit
a. Indigo
b. Dẫn xuất của indigo
7
R
C
O
+[H
+
]
+[O]
R
C
OH
+[NaOH]
+[H
2
O]
R
C
ONa
2. Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng
Ngoài ra bên cạnh dạng không hòa tan còn sản xuất thêm dạng hòa tan để dễ dàng cho quá
trình nhuộm.
1. Thuốc nhuộm hoàn nguyên indigoit
a. Indigo thực vật:
Quá trình tách từ thực vật: Thành phần chủ yếu của chất màu trong các cây họ chàm là
Indican, nó là dẫn xuất glucozit của indoxin. Để tách indigo ra từ thân và lá chàm người ta thường
dùng phương pháp vi sinh dưới hình thức ủ cho lên men. Khi ủ, dưới tác dụng của men, indican sẽ
bị thủy phân để tạo thành indoxin và glucoza. Dưới tác dụng của oxi không khí, indoxin sẽ chuyển
thành inidgo:
N
H
CH
C
O
C
6
H
11
O
5
H
2
O
N
H
CH
C
OH
C
6
H
12
O
6
N
H
CH
C
OH
+2O
-2 H
2
0
N
H
C
C
O
H
N
C
C
O
Indigo có hai dạng đồng phân như sau:
NH
C
CO
NH
C
CO
CO
C
NH
NH
C
CO
Tính chất của indigo: Indigo là loại hợp chất hóa học có màu xanh sẫm, không tan trong
nước, rượu benzen và ete. Khó tan trong axeton và acid acetic, nhưng tan được trong phenol,
nitrobenzen và anilin ở nhiệt độ sôi. Ở 290
o
C indigo bắt đầu bốc hơi và có màu đỏ tím, ở 390 – 392
o
C nó bị nóng chảy và nhiệt hủy.
Khi bị oxi hóa mạnh, indigo sẽ bị phá vỡ cấu trúc phân tử ban đầu, chuyển thành izalin, sau
đó chuyển thành benzen, acid picric, acid salisilic… và mất màu. Lợi dụng tính chất này để in phá
màu trên nền indigo.
b. Indigo tổng hợp và dẫn xuất của nó
Do indigo chỉ có một màu lam sẫm nên để mở rông gam màu người ta tổng hợp các dẫn xuất
của indigo (hay còn gọi là indigoit) bằng cách đưa các nhóm thế khác nhau vào phân tử indigo.
Tất cả thuốc nhuộm hoàn nguyên là dẫn xuất của của indigo có đặc điểm chung là dễ bị khử
hơn thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng. Dung dịch nhuộm của chúng cũng yêu cầu nồng độ kiềm
thấp hơn so với thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng.
2. Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng
Hoàn nguyên đa vòng là loại thuốc nhuộm có cấu trúc phân tử phức tạp, chứa nhiều nhân
thơm, nhiều nhóm mạch vòng, đa số là dẫn xuất antraquinon.
Theo cấu tạo hóa học thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng gồm các phân nhóm dưới đây.
a. Thuốc nhuộm là dẫn xuất của axylaminoantraquinon
Màu của thuốc nhuộm này có trong dải từ vàng tới tím. Khi sử dụng cần lưu ý là ở nhiệt độ
và độ kiềm cao thì nhóm axyl có thể bị xà phòng hóa làm cho thuốc nhuộm bị biến chất.
8
O
O
NHCO
OCH
2
NH
O
O
CI Vat Yellow 26
b. Thuốc nhuộm là dẫn xuất của antrimit (antraquinonimin) (anthrimides)
Những thuốc nhuộm loài này có ý nghĩa thực tế hơn cả. Trong phân tử của chúng chứa từ hai
gốc antraquinon trở lên, liên kết với nhau qua gốc imin ( - NH - ) nên có tên gọi như trên. Algol
bocdo RT là một trong số những thuốc nhuộm tiêu biểu của nhóm này, có công thức sau:
O
O
O
O
O
O
NH
HN
Cl
Cl
Do trong phân tử có chứa hai nguyên tử clo nên màu của nó sâu hơn và bền hơn với ánh sáng so với
dẫn xuất không chứa clo.
c. Thuốc nhuộm hoàn nguyên là dẫn xuất của indatron (indanthrones)
Thuốc nhuộm nhóm này chứa các nhân antraquinon liên kết với nhau qua hai nhóm imin để
hợp thành một vòng khép kín, tiêu biểu là hoàn nguyên xanh lam RSN có công thức ở hai dạng sau:
O
O
O
O HN
NH
O
O
O
O N
N
H
H
CI Vat Blue 4 (indanthrone)
Thuốc nhuộm này có màu xanh lam tươi, nhưng dễ bị quá khử. Ở cấu tạo (2) phân tử của nó
có thêm hai vòng phụ nên nếu cả bốn nhóm xenton đều bị khử thì các vòng phụ này sẽ bị phá vỡ,
thuốc nhuộm phá màu và không có khả năng oxi hóa để trở về dạng nguyên thủy nữa. Vì vậy khi
chuẩn bị dung dịch nhuộm phải lấy lượng chất khử vừa đủ sao cho chỉ có hai nhóm xenton bị khử và
chuyển thành dạng muối dinatri trong dung dịch.
d. Thuốc nhuộm hoàn nguyên là dẫn xuất của antantron
Một số dẫn xuất của antantron được dùng làm thuốc nhuộm hoàn nguyên, phân tử của chúng
của chúng có thể xem như gồm hai nhân antraquinon ghép lại. Đa số chúng là những thuốc nhuộm
9
quí, có độ bền màu cao và màu tươi nên được nhiều hãng chế tạo, tiêu biểu là hoàn nguyên da cam
RK có công thức như sau:
O
Cl
O
Cl
e. Thuốc nhuộm hoàn nguyên là dẫn xuất của bezantron
Những thuốc nhuộm loại này được tổng hợp từ benzatron, có cấu trúc phân tử đa vòng nên
có độ bền màu cao với giặt và ánh sáng, tiêu biểu là thuốc nhuộm hoàn nguyên xanh lam sẫm, có
công thức sau:
O
O
f. Thuốc nhuộm hoàn nguyên là dẫn xuất của antraquinonacrydon
Antraquinonacrydon có thể coi là hợp chất được tạo thành khi thay thế một hoặc cả hai nhân
benzen của acrydon bằng các nhân antraquinon. Những thuốc nhuộm loại này có độ bền cao với
giặt, ánh sáng, clo và ma sát, tiêu biểu là hoàn nguyên da cam R có công thức sau:
O
O
O
O HN
CO
g. Thuốc nhuộm hoàn nguyên flavanthronones
Quan trọng nhất trong nhóm này là loại thuốc nhuộm hoàn nguyên màu vàng CI Vat Yellow
1 (chính là flavanthrones). Loại thuốc nhuộm này đặc trưng bởi sự oxi hóa chậm và độ bền giặt kém
hơn.
O
N
N
O
h. Thuốc nhuộm hoàn nguyên là dẫn xuất của pyranthrones
10
Trên các loại cotton, các loại thuốc nhuộm này thường có màu cam như CI Vat Orange 7.
Chúng có độ bền ánh sáng kém và thường gây ra ra những tổn thương cho vải trong quá trình
nhuộm.
O
O
i. Thuốc nhuộm hoàn nguyên là dẫn xuất của carbazoles
Loại thuốc nhuộm này có biên độ màu rất rộng, có độ bền vạn năng nổi trội trên sợi cotton,
một ví dụ là thuốc nhuộm xanh lá cây CI Vat Green 8
O
O
NH
O
O
O
O
HN
N
H
O
O
O
o
HN
3.Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan
Dạng này là este sunfonat của hợp chất leuco acid của thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan,
có màu ẩn, hòa tan trong nước. Đặc tính quan trọng của nó là trong môi trường acid liên kết este bị
phá vỡ, giải phóng ra hợp chất leuco acid như sau:
R
CH
O
+[H
+
]
+[H
2
O]
SO
3
Na
R
C
OH
NaHSO
4
Hợp chất leuco acid do kém bền dưới tác dụng của chất oxi hóa kể cả oxi của không khí nó
chuyển về dạng không tan ban đầu.
R
C
O
R
C
OH
[O]
H
2
0
Để ký hiệu thuốc nhuộm hoàn nguyên tan được đã được sản xuất từ loại không tan tương
ứng nào người ta dùng các chữ cái sau:
O – để chỉ sản xuất từ indido ( origin); A – để chỉ sản xuất từ loại thuốc nhuộm algon; H –
chỉ sản xuất từ helidon; I – để chỉ sản xuất từ indanthrene; T – để chỉ sản xuất từ thioindigo.
4.Thuốc nhuộm hoàn nguyên lưu hóa:
Tuy nhỏ nhưng chiếm vị trí không kém phần quan trọng. Tương tự như thuốc nhuộm lưu
huỳnh trong phương pháp chuẩn bị, mặc dù vậy chúng cũng được xếp vào nhóm này do phương
pháp nhuộm là giống thuốc nhuộm hoàn nguyên, sử dụng kiềm là natri dithionite. Hai ví dụ là CI
Vat Blue 43 và CI Vat Blue 42
11
N
H
NH OH
N
NH OH
C
2
H
5
II 4. So sánh thuốc nhuộm hoàn nguyên và các thuốc nhuộm khác:
Thuốc
nhuộm
Chi phí
Mức độ áp
dụng Độ bền giặt
Độ bền ánh
sáng
Độ bền theo
thời gian
Độ bền
với mồ
hôi
Acid
Trung bình
- Trung bình Khá - Tốt Tốt Tốt Tốt
Bazơ
Trung bình
+
Trung bình –
Khá khó
Kém – Tốt Kém – Tốt Khá – Tốt Khá – Tốt
Trực tiếp
Rẻ Dễ Kém – Tốt Khá – Tốt
Ướt – Kém
Khô – Tốt
Kém –
Tốt
Phân tán
Trung bình Khá khó Tốt Tốt Khá – Tốt Khá – Tốt
Naphthol
Trung bình Khó Tốt Tốt Khá – Tốt Khá – Tốt
12
Hoạt tính
Trung bình
+
Trung bình –
Khá khó
Tốt – Rất
tốt (nếu giặt
với xà
phòng)
Tốt Khá – Tốt Khá – Tốt
Sulfur
Rẻ Khá khó Tốt Khá – Tốt Tốt Tốt
Hoàn
nguyên
Trung bình
+
Khá khó
Tốt – Rất
tốt
Tốt – Rất
tốt
Tốt Tốt
13
CHƯƠNG 3-CƠ CHẾ-ĐỘNG HỌC QT NHUỘM.
III.1. Động học quá trình nhuộm:
Quá trình nhuộm được chia thành 5 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Thuốc nhuộm và chất trợ nhuộm khuếch tán từ dung dịch tới bề mặt xơ. Giai
đoạn này xảy ra rất nhanh.
- Giai đoạn 2: Thuốc nhuộm và chất trợ nhuộm hấp phụ từ dung dịch đến bề mặt xơ. Thuốc
nhuộm thực hiện liên kết với xơ sợi xảy ra nhanh chóng (liên kết Vander –waals).
- Giai đoạn 3: Thuốc nhuộm và chất trợ hấp phụ từ mặt ngoài vào trong lỏi xơ. Giai đoạn
này xảy ra khó khăn nhất, nhiều trở lực nhất và là giai đoạn chậm nhất, quyết định tốc độ của
quá trình nhuộm.
- Giai đoạn 4: Thuốc nhuộm thực hiện liên kết với xơ, bám chặt vào vật liệu, người ta
thường gọi giai đoạn này là giai đọan gắn màu.
- Giai đoạn 5: Khuếch tán chất trợ và thuốc nhuộm không tạo liên kết từ vật liệu dệt ra môi
trường ngoài.
Tốc độ nhuộm có giá trị thực tiễn quan trọng hơn là cân bằng nhuộm vì rất ít các quy trình
nhuộm thương mại đạt đến độ cân bằng. Nhưng tốc độ nhuộm thì khá nhạy cảm đối với sự thay đổi
của nhiều biến số.
Tốc độ hấp phụ thuốc nhuộm tại bề mặt phân giới nước-sợi vải là nhanh, nồng độ của thuốc
nhuộm trong dung dịch tại khu vực tiếp xúc với sợi vải sẽ thấp hơn nồng độ của nó tại những nơi
khác trong lòng dung dịch. Dung dịch thuốc nhuộm đầu tiên phải được vận chuyển đến sợi vải.
Thuốc nhuộm sẽ sau đó khuếch tán xuyên qua lớp ranh giới, nó hấp phụ lên trên bề mặt của
sợi vải và cuối cùng khuếch tán vào trong sợi vải.
Sự chuyển phân tử thuốc nhuộm từ dung dịch nhuộm vào trong sợi vải thường được xem liên
quan đến sự truyền khối ban đầu từ dung dịch đến bề mặt sợi vải, hấp phụ thuốc nhuộm trên bề mặt,
sau đó khuếch tán vào trong sợi vải. Nó thường được giả thiết rằng tốc độ của quá trình khuếch tán
thuốc nhuộm vào trong sợi vải là quyết định tốc độ quá trình nhuộm
Đối với cân bằng thực, tốc độ khuếch tán của phân tử thuốc nhuộm xuyên qua lớp biên bằng
với tốc độ khuếch tán từ mặt phân giới vào trong sợi vải. Nếu tốc độ khuếch tán thuốc nhuộm vào
trong sợi vải là chậm, nó sẽ điều khiển tốc độ nhuộm tổng quát. Tuy nhiên, nếu sự khuếch tán thuốc
nhuộm trong sợi vải nhanh hơn, tốc độ vận chuyển dung dịch đến bề mặt sợi vải có thể không đủ
nhanh để duy trì sự hấp phụ thuốc nhuộm tại điểm cân bằng. Trong trường hợp này, quá trình
nhuộm sẽ càng nhanh hơn khi tốc độ khuấy của dung dịch càng nhanh vì nó làm gia tăng tốc độ di
chuyển thuốc nhuộm xuyên qua lớp biên tại bề mặt phân giới dung dịch-sợi vải.
Thực tế, sự gia tăng tốc độ tương đối chuyển động của dung dịch và sợi vải bằng cách gia tăng
sự tuần hoàn hay sự khuấy, sẽ làm tăng tốc độ nhuộm. Hiệu ứng này rõ rệt hơn đối với dung dịch
loãng và tại những nhiệt độ cao hơn
Tầm quan trọng thực tế của những vấn đề này là sự nhuộm có thể lặp lại đòi hỏi rằng tốc độ
truyền khối cũng phải lặp lại. Điều này có nghĩa là máy nhuộm chỉ có thể nhuộm lặp lại khi mà tốc
độ tiếp xúc tương đối giữa sợi vải và dung dịch là hằng số. Tốc độ tuần hoàn dung dịch nhuộm cao
dưới ápsuất xuyên qua một kiện sợi trong một máy nhuộm lớn không thể cho cùng một điều kiện
truyền khối như khi chỉ khuấy một mẫu nhỏ trong một máy nhuộm thí nghiệm. Vì nguyên nhân này,
công thức nhuộm được chuẩn bị trên cơ sở của nhuộm thí nghiệm không phải luôn luôn cho ra cùng
một màu khi công thức nhuộm này được sử dụng trong máy nhuộm lớn.
III.2. Cơ chế tương tác với xơ:
Thuốc nhuộm hoàn nguyên chủ yếu để nhuộm cellulose cho độ bền màu cao.
*Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan là dẫn xuất của inđigo và hoàn nguyên đa vòng,
không hoà tan trong nước, phân tử chứa một số nhóm xeton (C = O), bị khử bằng natri hiđrosunfit
14
(Na
2
S
2
O
4
) thì chuyển về dạng enol, trong dung dịch kiềm chuyển thành muối tan (C - ONa). Dạng
này có ái lực lớn với xơ sợi, bắt mạnh vào xơ, mặt khác, có khả năng thuỷ phân về dạng enol và oxi
hoá về dạng không tan ban đầu. Tính chất đặc biệt này được ứng dụng để thiết lập công nghệ nhuộm
hoàn nguyên gồm:
- Phương pháp leuco base (tận trích và ngâm hấp liên tục)
- Phương pháp leuco acid
- Phương pháp huyền phù (một pha và hai pha).
Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan có đủ gam màu, màu tươi và có độ bền màu cao với nhiều chỉ
tiêu hoá lí nhưng khó nhuộm, khó đều màu và sâu màu.
*Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan là dẫn xuất tan của thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan, dễ
sử dụng khi nhuộm. Sau khi đưa lên vải ở dạng tan (dạng ẩn màu), thuốc nhuộm được chuyển về
dạng không tan (hiện màu) trong môi trường acid. Kết thúc quá trình nhuộm hoàn nguyên (không
tan và tan) vải đều phải qua khâu nấu bằng dung dịch xà phòng và natri cacbonat để cho màu tươi
hơn và tách sạch phần thuốc nhuộm không liên kết với xơ.
15
CHƯƠNG 4-CÁC PP NHUỘM.
IV.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm:
IV.1.1. Quá trình ô xi hóa:
Đây là quá trình nhằm cố định thuốc nhuộm lên vải bằng cách cho các tác nhân vào dung
dịch nhuộm: có thể là oxy không khí hay hydro peroxide, perborat, 3-nitrobenzenesulfonic acid. Tùy
từng tác nhân mà pH môi trường khoảng 9-12 (thực hiện trong môi trường kiềm mạnh), nhiệt độ
khoảng 50-60
o
C.
Nếu quá trình oxy hóa không hoàn toàn, làm cho thuốc nhuộm tan trở lại vào dung dịch,
giảm độ tận trích, xảy ra hiện tượng không đều màu.
IV.1.2. Quá trình khử:
Tốc độ quá trình khử phụ thuộc vào nồng độ thuốc nhuộm và tác nhân khử, mặt khác nó còn
phụ thuộc vào cấu tạo, bề mặt và mức độ phân tán thuốc nhuộm.
Các loại chất khử thường được dùng trong quy trình khử thuốc nhuộm hoàn nguyên:
Tác nhân khử quan trọng cho loại thuốc nhuộm này là hydro sulfit, giá thành rẻ, có thể dùng
trong các quy trình sản xuất hiện đại vì nó không chứa các kim loại nặng như Zn, Hg, , điện thế
khử lớn hơn -970mV nên thích hợp cho nhiều loại thuốc nhuộm, diễn ra nhanh và cho hiệu suất cao.
IV.1.2.1.Na
2
S
2
O
4
: thực tế dùng loại này bao giờ ta cũng dùng một lượng lớn gấp 2-
3 lần so với lý thuyết. Vì:
Na
2
S
2
O
4
kém bền có khả năng tự phân hủy
Dùng dư Na
2
S
2
O
4
để ổn định hệ thống.
Để khử oxy tự do trong nước.
Nếu dùng một lượng không đủ, thuốc nhuộm sẽ không được khử hoàn toàn, màu nhuộm sẽ
không đều. Còn nếu quá nhiều sẽ xảy ra hiện tượng khử quá mức:
Một số thuốc nhuộm rất nhạy cảm với chất khử như CI Vat Blue vì vậy hạn chế dùng dư
chất khử, gia nhiệt quá cao sẽ làm cho chất khử phân giải nhanh, dễ xảy ra hiện tượng quá.
VI.1.2.2.Kiềm NaOH: với loại chất khử này cũng phải dùng một lượng lớn hơn so
với lý thuyết, để:
-Đảm bảo thuốc nhuộm hòa tan hoàn toàn.
16
-Cần một lượng thừa để cellulose hấp phụ, vì khi cellulose hấp phụ làm hàm lượng
NaOH trong dung dịch giảm xuống, do vậy không đủ -OH để hòa tan thuốc nhuộm.
IV.1.3. Sự thấm hút thuốc nhuộm:
Sự thấm hút diễn ra chủ yếu trong giai đoạn đầu: khoảng 70-80% thuốc nhuộm thấm vào vải,
thời gian này xảy ra rất nhanh trong khoảng 10 giây đầu. Sau đó quá trình thẩm thấu thuốc chậm
dần.
Sự thẩm thấu thuốc nhuộm vào bề mặt xơ sợi phụ thuộc vào”
-Kích thước thuốc nhuộm:
-Phân tử thuốc nhuộm có kích thước lớn sẽ khó thâm nhập vào lõi xơ hơn.
-Sự có mặt của các điện tích: làm giảm lực tĩnh điện giữa thuốc nhuộm và xơ, làm
cho thuốc nhuộm có ái lực mạnh với xơ.
-Nồng độ của thuốc nhuộm trong quá trình nhuộm.
-Sự thẩm thấu của thuốc nhuộm từ bề mặt xơ vào bên trong lõi xơ chủ yếu phụ thuộc
vào quá trình khuếch tán phân tử:
Khi tăng nhiệt độ quá trình nhuộm có thể làm tăng hệ số khuếch tán thuốc nhuộm vào lõi xơ.
IV.2. Các phương pháp nhuộm:
IV.2.1. Phân loại theo pp thực hiện:
Phân loại theo phương pháp thực hiên: có 3 phương pháp( liên tục, gián đoạn, bán liên tục),
trong các xí nghiệp nhuộm hiện nay 2 phương pháp nhuộm liên tục và gián đoạn được sử dụng phổ
biến.
IV.2.1.1.Nhuộm gián đoạn:
Phương pháp này thường dùng để nhuộm những lô vật liệu dệt (xơ, sợi, vải) không lớn lắm
theo phương pháp từng mẻ một trong các thiết bị tương ứng.
Thuốc nhuộm được chuẩn bị ở dạng dung dịch hoặc huyền phù cùng với các chất trợ nhuộm,
và được đưa vào máng nhuộm làm một lần hoặc nhiều lần tùy trường hợp cụ thể.
Thời gian nhuộm có thể kéo dài từ 1-2 giờ. Chế độ tăng nhiệt độ sau những khoảng thời gian
nhất định được thiết kế dành riêng cho mỗi loại xơ.
Khi nhuộm gián đoạn cần chú ý đến dung tỷ nhuộm sao cho hợp lý, dung tỷ nhuộm có thể từ
1:4 đến 1:25 tùy thuộc vào loại vật liệu dệt, thiết bị và yêu cầu nhuộm. Nếu dung tỷ quá lớn sẽ
không kinh tế vì tốn nhiều năng lượng làm nóng dung dịch nhuộm mặc dù độ điều màu có thể cao;
còn nếu tỷ lệ này quá nhỏ lại khó điều màu.
Khi nhuộm gián đoạn, hàm lượng thuốc nhuộm tính theo phần trăm so với khối lượng vải.
Trong thực tế sản xuất, với những màu nhạt thường lấy từ 0.5-0.8% thuốc nhuộm so với vật liệu dệt;
với những gam màu trung bình thì lấy từ 0.8-2%; và màu đậm lấy trên 5%. Sau khi nhuộm xong, vật
liệu dệt được giặt, xử lý để tăng độ bền màu (nếu cần) ngay trong thiết bị nhuộm. Sau đó, vật liệu
nhuộm được lấy ra khỏi thiết bị bằng tay hoặc các phương tiện cơ khí hóa, vắt, ép và sấy khô.
Phương pháp nhuộm gián đoạn bảo đảm được nhuộm màu sâu, thích hợp với các lô hàng
nhỏ, dễ thay đổi mặt hàng. Song nhược điểm là năng suất không cao, khó đạt được độ đồng màu
giữa các lô hàng và còn nhiều thao tác phải thực hiện bằng tay.
IV.2.1.2. Nhuộm liên tục:
Phương pháp nhuộm liên tục được sử dụng chủ yếu để nhuộm vải. Khi nhuộm theo phương
pháp này, vải được chạy liên tục trong máy với tốc độ 30-70m/phút. Sau khi qua 1-2 máng ngấm ép
dung dịch nhuộm, vải lần lượt được gia công trong các bộ phận xử lý tiếp theo để tạo điều kiện cho
thuốc nhuộm phân bố đều và sâu trong xơ như: sấy trung gian, hấp hoặc gia nhiệt (đối với vải tổng
hợp). Tiếp theo, vải được giặt sạch nhiều lần trong các bồn giặt liên tục và sấy khô. Theo phương
thức này, từ khi vải trắng vào máy đến khi có vải màu ở cuối máy chỉ tốn khoảng 10-15 phút.
17
Khi nhuộm theo phương pháp liên tục, do vải tiếp xúc với dung dịch nhuộm chỉ tính bằng
giây, nên nồng độ thuốc nhuộm phải lấy cao hơn nhiều so với khi nhuộm gián đoạn, khoảng 10-
40g/l. Để đảm bảo cho thuốc nhuộm kịp khuếch tán sâu vào trong lõi xơ, biện pháp hấp hay gia
nhiệt rất quan trọng.
Nhờ có môi trường ẩm và nhiệt độ cao mà hấp xơ dễ dàng hơn và quá trình nhuộm cũng
được rút ngắn.
Phương pháp nhuộm liên tục có ưu điểm là đạt năng suất cao, nhuộm được điều màu giữa
các lô vải.
Nhưng nhược điểm của nó là khó sâu màu và cần thiết có thiết bị thích hợp.
IV.2.2. Các pp phân loại khác:
IV.2.2.1. Nhuộm theo pp leucobase:
Phương pháp nhuộm tận trích:
Phương pháp nhuộm này thuốc nhuộm gắn màu vào vật liệu ở dạng Leucozo; vì thuốc
nhuộm hoàn nguyên có ái lực khác nhau với vật liệu nên nhiệt độ khử và nhuộm cũng khác nhau;
người ta chia làm bốn nhóm nhuộm:
-Nhóm nhuộm tiêu chuẩn, còn gọi là nhóm I:
+ Nhuộm ở nhiệt độ cao, trên 60
0
C.
+ Nồng độ kiềm cao.
+ Không cần chất điện ly, không cần muối ăn.
-Nhóm nhuộm nóng, hay còn gọi là nhóm II:
+Nhuộm ở nhiệt độ trung bình, khoảng 50
o
C.
+Nồng độ kiềm trung bình.
+NaCl thấp.
-Nhóm nhuộm nguội, hay nhóm III:
+Nhiệt độ khoảng 25-28
o
C
+Nồng độ kiềm thấp.
+NaCl cao.
Nhóm này thường tập trung ở các màu vàng, da cam.
-Nhóm đặc biệt hay nhóm IV: Có chỉ dẫn riêng.
Khi thiết lập công nghệ cần lưu ý mỗi nhóm về hàm lượng thuốc nhuộm, hóa chất sử dụng
khi nhuộm:
Nhóm TNHN Nhiệt độ (
o
C) Nồng độ hóa chất (g/l)
Khử Nhuộm NaOH Na
2
S
2
O
4
NaCl Chất trợ
Nhóm chuẩn (I)
Nhóm chuẩn (II)
Nhóm chuẩn (III)
50-60
50-60
50
50-60
40-50
25-28
2-11
2-8
1-5
2-11
2-8
1-5
-
4 - 30
10-60
1-2
1-2
1-2
Nhóm đặc biệt (IV) Có chỉ dẫn riêng
Quy trình công nghệ nhuộm: gồm các bước cơ bản sau.
• Chuẩn bị dung dịch đậm đặc (Stock vat nước cái)
• Chuẩn bị dung dịch nhuộm:
• Nấu xà phòng:
Phương pháp nhuộm liên tục:
• Đơn công nghệ nhuộm:
Vải được ngấm ép dung dịch nhuộm:
Thuốc nhuộm hoàn nguyên: 10-20 g/l
Na
2
S
2
O
4
: 5g/l
NaOH: 5 g/l
18
Chất ngấm: 1-2 g/l
• Quy trình công nghệ nhuộm:
Vải bông được ngấm ép dung dịch nhuộm 100%. Đưa vào buồng hấp (không có không khí)
khoảng 1-2 phút. Khi ra khỏi buồng hấp vải phải qua van nước (≤45
o
C) để không khí đi vào
vải và để rửa kiềm (nếu nhiệt độ >45
o
C thì thuốc nhuộm còn ở dạng hòa tan RCONa hòa vào
dòng nước sẽ làm giảm hiệu suất màu). Giặt lạnh. Nấu cà phòng theo phương pháp liên tục
IV.2.2.2. Nhuộm theo pp leucoacid:
Thuốc nhuộm nằm ở dạng acid
Ái lực nhỏ, tốc độ gắn màu chậm nên không bị loang màu. Vì nó không tan trong nước nên
phải chuyển nó về dạng hạt keo để phân bố lơ lửng trong nước, thích hợp cho quá trình
nhuộm.
• Đơn công nghệ nhuộm:
Thuốc nhuộm (bột thô, bột mịn): 3.6kg
Chất ngấm: 0.6 kg
Chất phân tán: 0.75kg
NaOH: 0.75kg
Na
2
SO
4
: 0.80kg
Tất cả được khử và hòa tan trong 100 lít nước thành 100 lít dung dịch đậm đặc.
Thành phần dung dịch leucoacid:
Nước: 48 lít
Chất phân tán: 0.5kg
CH
3
COOH 85%: 1.2kg
Dung dịch được khuấy nhẹ ở 20-25
o
C, đưa thêm vào dung dịch đậm đặc 100 lít:
CH ONa CH OH
H
+
Được phân tán ở dạng keo, do có chất bẻo vệ hệ keo nên nó không sa lắng mà nằm ở trạng
thái lơ lững với điều kiện:
+pH: 4.5-5.5
+Nhiệt độ: 20-25
o
C
Nếu chuẩn bị tốt hệ keo ổn định có thể bảo quản được 5-6 ngày.
• Quy trình công nghệ nhuộm:
Dung dịch đã chuẩn bị có thể pha loãng đến nồng độ cần thiết, có thể nhuộm theo hai
phương pháp:
Phương pháp 1:
-Ngấm ép vải bằng dung dịch Leucoacid. Hong gió (dạng Leucoacid sẽ tọa màng
dung dịch rất mỏng trên bề mặt vải, khi tiếp xúc với không khí sẽ bị oxi hóa và gắn
màu). Giặt và nấu xà phòng.
-Chỉ nhuộm được những gôm màu từ nhạt đến rất nhạt, có độ điều màu cao, màu
tươi sáng. Tuy nhiên thuốc nhuộm không kịp thấm sau vào lõi xơ.
Phương pháp 2:
-Ngấm ép vải bằng dung dịch Leucoacid (không có ái lực). Xử lý với dung dịch
kiềm:
NaOH: 10-12 g/l
Na
2
S
2
O
4
: 2-3 g/l
19
Để chuyển Leucoacid về dạng Leucobase có ái lực cao với xơ sợi và gắn màu tốt hơn, hoàn hảo hơn.
Tuy nhiên phương pháp này hơi phức tạp.
IV.2.2.3. Nhuôm theo pp huyền phù 2 pha:
Phương pháp này cho phép nhuộm gam màu đậm, độ bền cao; tuy nhiên có một số trường
hợp thuốc nhuộm không thấm sâu vào lõi xơ do hiện tượng nhuộm bề mặt.
Phương pháp này không chỉ nhuộm màu đậm mà còn có thể phối ghép với các màu khác để
nhuộm các mặt hàng vải pha.
• Đơn công nghệ nhuộm:
Ngấm ép bằng dung dịch huyền phù của thuốc nhuộm:
TNHN không tan (hạt mịn): 15-30g/l
Chất phân tán: 1-2 g/l
Chất chống chạy màu: 30g/l
• Quy trình công nghệ nhuộm:
Vải được ngấm ép dung dịch 100%. Sấy trung gian. Sấy hồng ngoại và
không khí nóng (Sấy cẩn thận vì thuốc nhuộm chưa có ái lực với vật liệu nên rất
dễ bị nhạy màu), sấy đến khi đạt độ ẩm 0-8%.
Làm nguội vài (cho vải chạy trong không khí nóng).
Ngấm ép dung dịch lần 2 nhiệt độ 20-25
o
C với thành phần dung dịch gồm:
Na
2
S2O
4
: 60-100g/l
NaOH: 40-60 g/l
NaCl: 40-50 g/l
Hấp bằng hơi bão hòa ở 103
o
C trong thời gian 2-3 phút, đây là quá trình
xảy ra phản ứng gắn màu thuốc nhuộm, gồm có phân giải Na
2
S2O
4
C O
H
2
O
O
-
CH O
Leucoacid
Leucobase
g?n màu
Rửa bằng nước chảy dòng:
C O
dòng n??c
CH OH
C O
H
2
O
2
ch?t oxi hóa
Leucobase
Bám g?n vào v?t li?u
Nhược điểm của phương pháp này là quy trình hơi dài, phải có thiết bị tương ứng nên
người ta đã dùng phương pháp tinh giảm:
Ngấm ép dung dịch huyền phù. Sấy trung gian. Gắn màu trên các máy gián đoạn
(Jigger), vải ỏ dạng mở khổ, vải được xử lý bằng dung dịch kiềm khử (Na
2
SO
4
+ NaOH),
thuốc nhuộm sẽ bị khử về dạng có ái lực trên cơ sở đã được định vị sơ bộ trên vải đảm bảo
quá trình nhuộm được đều màu và nhuộm được các gam màu đậm. Sau khi gắn màu, vải
được làm lạnh và nấu xà phòng.
20
CHƯƠNG 5- CHẤT TRỢ NHUỘM-QT XỬ LÝ SAU NHUỘM.
V.1. Chất trợ nhuộm:
V.1.1. Tác dụng:
Việc thực hiện nhuộm không chỉ dơn thuần là pha trộn thuốc nhuộm và nước, để quá trình
nhuộm được thực hiện tốt, các hiệu ứng màu được thể hiện tốt trên vải ta cần sử dụng thêm những
chất gọi là chất trợ nhuộm
Các chất này có tác dụng đưa môi trường của dung dịch giặt, tẩy, nhuộm, in… có độ pH, độ
oxy hóa đúng theo yêu cầu sử dụng.
V.1.2. Phân loại:việc phân loại dựa trên công dụng trực tiếp của nó lên sản phẩm nhuộm
hoàn tất.
V.1 2.1. Chất hoạt động bề mặt:
Để nước dễ thấm vào các vật liệu khác, ta phải tìm cách làm giảm sức căng bề mặt vốn có
của nó xuống thấp. Có thể giảm sức căng bằng nhiệt độ, nhưng cách này làm sức căng giảm không
nhiều. Do đó, ta dùng chất hoạt động bề mặt, là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của
dung môi.Chất hoạt động bề mặt được chia làm hai loại: mang ion (cation va anion) và không mang
ion.
Thường thì không có một chất hoạt động bề mặt nào có đầy đủ các tính chất như: thấm ướt,
tẩy rửa, nhũ hóa, làm đều, phân tán, ổn định… tùy theo tính chất thuốc nhuộm và điều kiện công
nghệ ma người ta chọn chất hoạt động bề mặt nào cho phù hợp nhất.
Một số chất hoạt động bề mặt thường dùng:
Chất làm ngấm: Giúp vải thấm ướt nhanh và hoàn toàn. Chất ngấm đa số là chất hoạt động
bề mặt anion như xà phòng, dầu đỏ, và những hợp chất kiểu alkylsulfonate.
Các chất trợ - chất ngấm theo mẫu tự LaTinh:
ALBATEX FFC.
ALBEGAL FFA.
INVADINE LU extra.
Ở Việt Nam, chất ngấm Wetta-NTD-93 đã được thử nghiệm và ứng dụng đại trà cho hàng
vạn mét vải trên dây chuyền công nghệ sản xuất của xí nghiệp nhuộm và in hoa (Công ty dệt
8-3) đạt kết quả tốt.
Chất đều màu: Giúp thuốc nhuộm hấp thụ đều trên xơ. Chất đều màu đa số là các amine
mạch thẳng, các base mạch vòng cao phân tử và các dẫn xuất của chúng.
Chất đều màu theo mẫu tự tiếng La Tinh:
ALBATEX OR
ALBATEX PON / hc
Chất phân tán: Giúp cho dung dịch thuốc nhuộm ổn định ở trạng thái phân tán cao. Chất
phân tán đa số là các hợp chất kiểu alkylsulfonate (chất hoạt động bề mặt anion), có dạng
tổng quát R – SO
3
Na.
Chất phân tán Dispa - PTD-93 :
-Dựa trên nguyên liệu sẵn có VHHCN đã nghiên cứu sản xuất thành công chất trợ
phân tán Dispa PTD- 93. Hoạt chất chính của chất phân tán có công thức hóa học
tổng quát là C
21
H
14
O
6
S
2
Na
2
.
-Những mặt hàng được nhuộm bằng thuốc nhuộm hoàn nguyên, thuốc nhuộm azô
khi giặt bằng xà phòng phải được bổ sung vào dung dịch giặt một lượng chất phân
tán để làm tăng thêm độ bền cọ sát.
21
Chất tải: Giúp cho dung dịch thuốc nhuộm dễ dàng thẩm thấu vào các mao quản của xơ. Đa
số những chất này là dẫn xuất của phenol.
Chất tạo nhũ: Thực tế cũng là chất hoạt động bề mặt, dùng để tạo nhũ tương giữa hai chất
lỏng không tan vào nhau, ứng dụng chủ yếu cho in hoa.
Chất chống bọt: Thường dùng ở dạng silicon làm thay đổi sức căng bề mặt, giảm sự tạo bọt,
dùng trong nhuộm
V.1.2.2. Chất ô xi hóa – khử:
Chất khử: thường dùng Na
2
S
2
O
4
, Na
2
SO
4
… là các hợp chất trong quá trình tẩy sẽ thoát
hydrogen nguyên tử có tác dụng phá vỡ cấu trúc màu của hóa chất làm mất màu.
Chất oxy hóa: Thường dùng H
2
O
2
, K
2
Cr
2
O
7
, NaClO, NaClO
2
, CH
3
COOOH… dùng tác dụng
oxy hóa của tác nhân mà chủ yếu là oxy nguyên tử và hóa chất chứa Cl
+
để phá hủy chất
màu.
Chất khử và oxy hóa theo mẫu tự La Tinh:
TINOCLARITE G
TINOCLARITE GS
TINOCLARITE ON
V.1.2.3. Chất tăng trắng: hiện nay không dùng phương pháp hóa học đẻ làm
trắng vải vì sẽ làm giảm độ bền của vải, phương pháp dùng chất tăng trắng quang học hiện
được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhuộm
Chất tăng trắng theo mẫu tự Latinh
CIBAFAST N-2.
UVITEX BHT 180%.
UVITEX CF 335%/ 550%.
UVITEX CID 550S
UVITEX RSB lip 150%
Nguyên lý chung: Các hóa chất tăng trắng có tác dụng làm tăng trắng quang học như thuốc
nhuộm, nhưng không có màu, có khả năng phát ra tia huỳnh quang trong miền cực tím.
Những chất này khi có mặt trên vải sẽ hấp thụ tia tử ngoại rồi phát ra các tia thấy được, các
tia thấy được kết hợp các phớt màu trên vải tạo nên cảm giác màu trắng.
V.1.2.3. Chất cầm màu: gồm các loại sau.
Dùng napthol và muối để cầm màu cho một số thuốc nhuộm trực tiếp.
Chất cầm màu tổng hợp: cầm màu cho một số thuốc nhuộm.
Chất cầm màu dùng cho thuốc nhuộm pigment.
V.1.2.4. Chất hồ: Các chất hồ làm tăng tính sử dụng cho vải hồ dầy, hồ mềm, hồ
chống cháy, chống nhàu…Một số chất hồ - bôi trơn:
SAPAMINEE 7450
SAPAMINEE BF
SAPAMINEE KL
22
V.2. Quá trình xử lý sau nhuộm:
Toàn bộ các quá trình xử lý để vải mộc trở thành vải thành phẩm được gọi là dây chuyền
công nghệ hoàn tất vải. Thuật ngữ công nghệ hoàn tất vải bao gồm các quá trình kỹ thuật sau:
-Kỹ thuật chuẩn bị.
-Kỹ thuật nhuộm hoặc in.
-Kỹ thuật hoàn tất vải.
Sau đây trình bày kĩ thuật hoàn tất vải ( hay quí trình xử lý sau nhuộm)
V.3.1. Mục đích:
Tất cả các mặt hàng vải trước khi đem sử dụng cần qua công đoạn xử lý hoàn tất. Sau những công
đoạn xử lý giặt, tẩy, nhuộm… vải bị nhiều tác dụng cơ học, hóa học làm cho vải bị:
-Giãn dài và co ngang.
-Nhiều nếp nhăn.
-Kích thước vải không ổn định .
-Còn chứa một số tính chất cần thiết theo yêu cầu sử dụng: chống cháy, chống thấm…
Quy trình xử lí hoàn tất là sự kết hợp giữa các biện pháp cơ học và hóa học.
-Quá trình xử lí cơ học: thay đổi tính chất cơ lí của sản phẩm.
-Quá trình xử lí hóa học: dùng tác nhân hóa học, biến đổi bản chất vật liệu.
Tùy theo yêu cầu sử dụng cảu từng loại sản phẩm mà ta có các phương pháp xử lí hoàn tất khác
nhau và các công đoạn trong các quy trình xử lí hoàn tất cho mỗi loại sản phẩm cũng có thể được
thực hiện khác nhau về thứ tự công đoạn, công nghệ xử lí cho từng công đoạn…
V.3.2. Xử lý cơ học:
V.3.2.1.Vắt ép nước - mở khổ vải:
Có nhiều cách tiến hành:dùng máy cán ép,vắt chân không, vắt ly tâm, mở khổ - trả xoắn.
Thuốc nhuộm hoàn nguyên có đủ màu, màu tươi sáng, bền với giặt giũ, ánh sáng, khí quyển,
có độ bền màu ma sát cao dùng để nhuộm các mặt hàng vải bông, visco là chủ yếu.Do đó, ta dùng
phương pháp vắt chân không tách các phần nước không liên kết còn lại bám vào các khoảng trống
của các xơ. Phương pháp này dùng cho mặt hàng vải xốp, búp sợi sau khi nhuộm… Vải được di
chuyển qua khe hút chân không hoặc cuốn qua một thùng rỗng (có đục lỗ). Dòng không khí xuyên
qua vải sẽ làm mất nước nhanh chóng .
V.3.2.2.Sấy khô hoàn tất:
Là quá trình tách hết phần ẩm dư thừa ra khỏi vải bằng nhiệt, làm cho lượng nước trong vải
chuyển dần sang mặt ngoài và thoát đi.
Tùy theo phương thức cấp nhiệt, ta có các loại sau: sấy trực tiếp, sấy gián tiếp, sấy cao tần,
sấy bức xạ.
Máy được sử dụng nhiều nhất là máy căng, máy sấy căng.
Máy có nhiều chức năng:
-ổn định khổ vải.
-Sấy vải.
-Chỉnh sợi dọc – sợi ngang.
-ổn định nhiệt.
-hồ hoàn tất vải…
Nguyên tắc: vải được di chuyển (dạng mở khổ) qua các buồng nhiệt bằng hệ thống kim hoặc xích
kẹp (hoặc sử dụng cả hai, tùy loại vải dày hay mỏng). Không khí nóng có thể được thổi vào cả trên
lẫn dưới mặt vải trong các buồng nhiệt. Số lượng buồng nhiệt phụ thuộc vào tốc độ sấy và nguyên
liệu sử dụng.
V.3.2.3.Công nghệ xử lí bề mặt vải:
23
Tổng cộng có các công đoạn: cào lông, mài vải, xén lông vải, cán vải , hấp xốp và xử lí kìm
co.
Đối với vải cotton, có các công đoạn:
Cào lông: tạo một lớp đầu xơ trên mặt vải nhằm tăng khả năng giữ nhiệt, tăng độ mềm mại,
tăng vẻ đẹp bên ngoài… Sau khi cào, vải thường bị co khổ, tăng thể tích, giảm độ bền. Do đó, phải
xén lại cho lớp xơ thật đều.
Cán vải: nhằm tạo cho vải có độ phẳng, nhẵn hoặc có độ bóng, độ gãy, độ gấp khúc, hoặc
nổi hoa văn như mong muốn.
Xử lí kìm co: Trong quá trình xử lí hóa học, vải bị kéo giãn nhiều lần nên chưa ổn định kích
thước, trong quá trình sử dụng sẽ bị co rút lại (nhất là vải bông). Để hạn chế, ta cần xử lí vải bằng
phương pháp hoàn tất cơ học nhằm làm cho vải có độ co thấp nhất, hoặc không còn co nữa khi đem
sử dụng. Quá trình này được gọi là xử lí kìm co.
V.3.3. Xử lý hóa học:
V.3.3.1.Các phương pháp xử lý hóa học:
Xử lí hoàn tất hóa học ngày càng sử dụng rộng rãi và đa dạng, nhiều loại hóa chất khác nhau được
sử dụng.
Bao gồm các phương pháp chính như sau:
Phương pháp ngâm tẩm: được thực hiện ở lần giặt cuối cùng (trong dây chuyền nhuộm gián
đoạn). Ta đưa dung dịch vào máy và xử lí ở nhiệt độ và thời gian thích hợp. Sau đó, dung
dịch được loại bỏ, vải được vắt, sấy khô… Phương pháp này đơn giản, nhưng không tận
dụng được hết dung dịch, vải chỉ ngấm một phần, do đó gây lãng phí và có hại cho môi
trường, chỉ sử dụng cho công nghệ đơn giản, như hồ mềm.
Phương pháp ngấm ép: sử dụng phổ biến, và bộ phận ngấm ép đặt ở đầu máy căng sấy.
Lượng dung dịch xử lí được đưa lên vải theo yêu cầu phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, lực ép,
nhiệt độ, tốc độ máy, kết cấu bộ phận ngấm ép…
Phương pháp này cho dung dịch xử lí được phân bố đều trên mặt vải, phần dư được cán ép trở lại,
có thể xử lí ở cả hai mặt vải.
Phương pháp sử dụng công nghệ bọt: sử dụng các chất xử lí là các chất hoạt động bề mặt ở
dạng bọt, là những chất ngấm; do đó, dễ thấm sâu vào trong vải, cho hiệu quả xử lí cao.
Phương pháp này có năng lượng sấy khô vải thấp hơn hai phương pháp trên. Tuy nhiên, cần
dùng những máy xử lí hoàn tất riêng, như máy in lưới quay, chất xử lí được đưa vào trong và
sẽ được đưa lên vải bằng hệ thống dao gạt.
V.3.3.2.Các công nghệ xử lý hóa học cơ bản trong công nghệ
nhuộm hoàn nguyên:
Hồ mềm:
Sau các công đoạn xử lí, các chất bôi trơn, chất béo, sáp có trên vải – sợi đã bị loại bỏ làm cho vải
cứng, thô.
Hồ mềm làm cho vải:
-Giảm độ cứng, tăng độ mềm mại, mịn tay.
-Giảm nhàu, tăng khả năng phục hồi biến dạng.
-Tăng độ bền cơ lí của vải khi sử dụng: chống mài mòn, chống vi khuẩn, giảm độ
ma sát khi cắt may.
Ví dụ: khi hồ mềm vải bông 100%, ta dùng dung dịch nikkasilicon AM-200 (2.5%), ngấm ép dung
dịch, sấy (120
o
C), sau đó thermofix ở 150
o
C, thời gian 2÷3 phút.
Công nghệ hồ silicon: là hợp chất hữu cơ có công thức tổng quát: CH
3
SiCH
3
. Trong đó epoxyl
silicon (R-R’-CH-O-CH
2
) và amino silcon (R-R’-NH
2
) được sử dụng để hồ mềm.
24
Hồ silicon cho hiệu quả cao, do khó tan trong nước.
Hồ polymer:
Trong quá trình sủ dụng, vải bông và vải dệt từ xơ viscoe staple thường bị co, bị nhàu, mặt
vải không đẹp, dễ bắt bụi. Ta dùng hồ polymer để khắc phục nhược điểm này.
Trước khi hồ nhựa cao phân tử, vải cần được làm bóng, giặt kiềm sạch, giặt sạch tinh bột,
giặt sạch hồ in (nếu là vải hoa), vì kiềm còn lại trên vải sẽ làm giảm tác dụng của xúc tác
acid.
Sau khi hồ nhựa cao phân tử, vải sẽ xó một số tính chất mới:
-Vải từ bông: ít trương nở, ổn định kích thước, ít bị nhàu (trạng thái khô và ướt),
giữ được nếp ủi, bền với ánh sáng và vi sinh vật hơn.
-Vải dệt từ xơ nhân tạo: tăng độ bền đứt (trạng thái ướt) và tăng độ bền ma sát.
-Vải pha từ xơ cellulose và xơ tổng hợp: ổn định kích thước, ít xô lệch sợi, có khả
năng chống vón hạt, vải đầy đặn hơn, cứng hơn.
Hồ chống mục:
Trên vải có tinh bột, đó là môi trường rất tốt cho nấm mốc phát triển và gây phá
hủy vải. Để chống mục lâu dài, người ta tìm cách biến những nhóm ưa nước của
cellulose trở thành những nhóm kị nước, hoặc tẩm cho vải một loại nhựa hóa học
không tan trong nước, giữ lại lâu được trên vải và độc với vi sinh vật.
Xử lí chống tĩnh điện:
Một số loại xơ sọi tổng hợp rất dễ sinh tĩnh điện gây khó khăn trong quá trình công nghệ và sử dụng
trên vải thành phẩm.
Khắc phục bằng cách:
-sử dụng chất bôi trơn: các chất hoạt động bề mặt, các chất làm mềm (có cả hồ
mềm)
-biến tính mặt ngoài xơ: sử dụng xơ sợi biến tính bằng cách ghép chúng vào phân
tử ghét nước; xử lí sản phẩm dệt tăng độ ẩm
-xử lí bằng nhựa hóa học: sử dụng nhiều do hiệu quả bền lâu.
25