Các biến số trong quá trình nhuộm dệt

Nhuộm hàng dệt là một quá trình gia công để làm cho vật liệu dệt có màu thông qua sử dụng thuốc nhuộm. Trong quá trình gia công này, điều quan trọng là tạo ra các điều kiện thuận lợi để đạt được hiệu quả mong muốn. Do đây là vấn đề lớn, nhiều biến số quan trọng nhất trong các quá trình nhuộm khác nhau được nêu bật trong bài viết dưới đây.

Nhuộm hoạt tính

 

Thuốc nhuộm hoạt tính là một trong lớp thuốc nhuộm được sử dụng phổ biến nhất cho bông.Hiểu hai khía cạnh của nhuộm hoạt tính, là các biến số của thuốc nhuộm và các biến số của hệ thống là điều quan trọng nhất trước khi nhuộm vải bằng thuốc nhuộm hoạt tính.

 

Các biến số của thuốc nhuộm trong nhuộm hoạt tính

 

1. Hóa học thuốc nhuộm: Thuốc nhuộm hoạt tính là lớp thuốc nhuộm rộng về mặt cấu trúc hóa học. Hai thành phần quan trọng nhất của thuốc nhuộm hoạt tính là nhóm sinh màu và nhóm hoạt tính. Các đặc tính được chi phối chế bởi nhóm sinh màu là gam màu, độ bền màu với ánh sáng, độ bền màu với clo, chất tẩy, khả năng hòa tan, ái lực và sự khuyếch tán. Các nhóm sinh màu của hầu hết các thuốc nhuộm hoạt tính là azo, anthraquinone, hoặc phthalocyanine. Thuốc nhuộm azo có thể dây màu. Thuốc nhuộm diazo có nhược điểm là nhạy cảm hơn nhiều với sự khử và nhiều thuốc nhuộm trong số này khó giặt khử. Các thuốc nhuộm anthraquinone có tính tự nhuộm thương đối thấp và dễ giặt khử hơn. Hầu hết các thuốc nhuộm này có độ bền màu tuyệt vời với ánh sáng và với các chất xử lý hoàn tất chống nhàu, mà chúng không dây màu. Các thuốc nhuộm phthalocyanine khuyếch tán chậm và khó giặt khử. Các thuốc nhuộm phức kim loại có chứa đồng có màu hơi xỉn, nhưng có độ bền màu với ánh sáng và với các chất xử lý hoàn tất chống nhàu cao. Tính tự nhuộm của chúng khá cao, các thuốc nhuộm phức 1:2 khuyếch tán tương đối chậm, nên cần nhiều thời gian để giặt khử hết thuốc nhuộm không gắn màu.

 

Các đặc tính bị chi phối bởi nhóm hoạt tính là hoạt tính, độ ổn định của liên kết thuốc nhuộm-xơ, hiệu quả của phản ứng với xơ và ái lực. Các điều kiện nhuộm, đặc biệt là yêu cầu kiềm và nhiệt độ cũng như sử dụng muối cũng phụ thuộc vào loại nhóm hoạt tính. Các thuốc nhuộm được dựa trên s-triazine không có độ bền màu ướt cao trong môi trường axit và do tính tự nhuộm cao, chúng có độ bền màu giặt kém. Tương tự, thuốc nhộm có hệ thống hoạt tính vinyl sulphone có độ bền màu với kiềm kém. Liên kết hóa học giữa vinyl sulphone và xơ xenlulo rất ổn định với sự thủy phân axit. Tính tự nhuộm của các sản phẩm phụ bị thủy phân của vinyl sulphone thấp nên dễ giặt khử. Monochlotriazine có độ bền màu với ánh sáng, mồ hôi và clo tốt. Thuốc nhuộm hoạt tính màu xanh ngọc lam có nhiệt độ nhuộm tối ưu nói chung là cao hơn nhiệt độ nhuộm của các thuốc nhuộm khác có cùng nhóm hoạt tính là 20oC. Các nhóm fluorotriazine tạo nên các liên kết với xenlulo ổn định với môi trường kiềm. Các thuốc nhuộm hoạt tính loại dichloroquinoxaline, monochlorotriazine và monofluorotriazine có xu hướng kém chịu đựng hơn với giặt peroxit và độ ổn định của liên kết thuốc nhuộm-xơ thấp hơn. Độ nhạy thấp hơn với những thay đổi trong điều kiện nhuộm (đặc biệt là nhiệt độ) là đặc tính nổi bật quan trọng nhất của các thuốc nhuộm hai nhóm dị chức monochlorotriazine-vinyl sulphone.

 

2. Tính tự nhuộm: tính tự nhuộm phụ thuộc nhiều vào nhóm sinh màu so với hệ hoạt tính. Tính tự nhuộm cao hơn của thuốc nhuộm có thể dẫn đến khả năng hòa tan của thuốc nhuộm kém hơn, khả năng tận trích sơ cấp cao hơn, tốc độ phản ứng cao hơn cho tính hoạt tính đã biết, hiệu suất gắn màu cao hơn, hệ số khuyếch tán thấp hơn, thuốc nhuộm kém nhạy hơn với sự biến thiên trong các điều kiện gia công như là nhiệt độ và pH, khả năng khuếch tán, di trú màu và độ đều màu kém hơn, rủi ro nhuộm không đều màu cao hơn, và khó loại bỏ thuốc nhuộm không gắn màu hơn.

 

Tính tự nhuộm là số đo tốt nhất về khả năng thuốc nhuộm che phủ xơ chết hoặc xơ không chín. Khả năng che phủ là tốt nhất khi tính tự nhuộm hoặc cao hoặc rất thấp. Sự gia tăng tính tự nhuộm có thể bị ảnh hưởng bởi nồng độ thuốc nhuộm thấp hơn, nồng độ chất điện ly cao hơn, nhiệt độ thấp hơn, pH cao hơn (tới 11) và dung tỷ thấp hơn.

 

3. Hoạt tính: Hoạt tính cao của thuốc nhuộm làm cho thời gian nhuộm ngắn hơn và hiệu suất gắn màu thấp hơn. Để cải thiện hiệu suất gắn màu bằng cách giảm hoạt tính của thuốc nhuộm yêu cầu thời gian nhuộm dài hơn và do vậy kém hiệu quả hơn là sự gia tăng tính tự nhuộm. Cũng có dải rộng hơn của pH và nhiệt độ trên dải đó có thể nhuộm. Hoạt tính của thuốc nhuộm có thể thay đổi được bằng cách thay đổi pH hoặc nhiệt độ, hoặc cả hai. Bằng cách điều chỉnh pH và nhiệt độ, hai thuốc nhuộm có hoạt tính khác nhau thực sự có thể phản ứng tại tốc độ tương tự.

 

4. Hệ số khuyếch tán: Các thuốc nhuộm có hệ số khuyếch tán cao hơn thường dẫn đến đều màu hơn và nhuộm nhanh hơn. Khuyếch tán bị cản trở bởi thuốc nhuộm đã phản ứng với xơ và sự hấp tụ thuốc nhuộm hoạt tính bị hạn chế bởi sự hiện diện của thuốc nhuộm đã thủy phân. Các loại thuốc nhuộm khác nhau có các đặc tính khuyếch tán khác nhau.Ví dụ, trật tự giảm độ khuyếch tán là: thuốc nhuộm không kim loại hóa, thuốc nhuộm phức kim loại 1:1, thuốc nhuộm phức kim loại 1:2, thuốc nhuộm phthalocyanine. Sự gia tăng độ khuyếch tán bị ảnh hưởng bởi tăng nhiệt độ, giảm nồng độ chất điện ly, bổ sung ure trong bể và sử dụng thuốc nhuộm có tính tự nhuộm thấp.

 

5. Khả năng hòa tan: Thuốc nhuộm có khả năng hòa tan tốt hơn có thể khuyếch tán dễ hơn và nhanh hơn vào xơ, dẫn đến di trú màu và nhuộm đều màu tốt hơn. Sự gia tăng khả năng hòa tan của thuốc nhuộm có thể bị ảnh hưởng bởi sự gia tăng nhiệt độ, bổ sung ure và giảm sử dụng chất điện ly.

 

Các biến số có hệ thống trong nhuộm hoạt tính

 

1. Nhiệt độ: nhiệt độ cao hơn trong nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính dẫn đến tốc độ nhuộm cao hơn, hiệu suất lên màu thấp hơn, sự xuyên thấu của thuốc nhuộm tốt hơn, sự khuyếch tán nhanh, đều màu tốt hơn, dễ không cùng ánh màu hơn, rủi ro thủy phân thuốc nhuộm cao hơn, và tính tự nhuộm thấp hơn. Nâng nhiệt độ dường như dẫn đến đến làm cấu trúc của xenlulo mở ra, tăng khả năng tiếp cận của các nhóm hydroxyl của xenlulo, tăng cường tính linh động cũng như hoạt tính của các phân tử thuốc nhuộm và vượt qua được rào cản năng lượng hoạt hóa của quá trình nhuộm, do vậy làm tăng mức độ hoạt tính phân tử của hệ thống thuốc nhuộm-xơ cũng như tương tác thuốc nhuộm-xơ.

 

2. pH: pH ban đầu của bể nhuộm sẽ được hạ thấp đi một nửa cho tới một đơn vị vào lúc kết thúc quá trình nhuộm, chỉ ra rằng một lượng kiềm đã được sử dụng trong quá trình nhuộm. Xơ xenlulo gây ra sự giảm này, trong khi một phần nhỏ hơn được thuốc nhuộm sử dụng khi thuốc nhuộm bị thủy phân.

Trong thảo luận ảnh hưởng của pH, cần chú ý tới pH bên trong của xơ cũng như pH bên ngoài của dung dịch. pH bên trong luôn luôn thấp hơn pH bên ngoài của dung dịch. Do hàm lượng chất điện ly của dung dịch được tăng lên, pH bên trong có xu hướng  bằng pH bên ngoài. Do phản ứng phân hủy là hoàn toàn trong dung dịch bên ngoài, pH bên ngoài cao hơn tạo thuận lợi cho quá trình thủy phân của thuốc nhuộm hơn là phản ứng với xơ. pH ảnh hưởng chủ yếu đến nồng độ của các vị trí xenlulo trên xơ. Nó cùng ảnh hưởng đến nồng độ ion hydroxyl trong dung dịch và trong xơ.

Nâng giá trị pH lên 1 đơn vị tương ứng với nâng nhiệt độ lên 20oC. Tốc độ nhuộm được cải thiện tốt nhất bằng cách nâng nhiệt độ nhuộm một khi đạt đến pH 11-12. Tăng nữa pH sẽ làm giảm tốc độ phản ứng cũng như hiệu suất gắn màu. Các loại kiềm khác nhau, như là xút, sô đa khan, natri silicat hoặc kết hợp các loại kiềm trên được sử dụng để duy trì pH nhuộm yêu cầu. Việc lựa chọn kiềm luôn phụ thuộc vào thuốc nhuộm được sử dụng, phương pháp nhuộm cũng như các yếu tố kinh tế và kỹ thuật.

 

3. Chất điện ly: Việc bổ sung chất điện ly dẫn đến sự gia tăng về tốc độ và mức độ tận trích, tăng sự kết tụ thuốc nhuộm và giảm sự khuyếch tán. Hiệu quả của chất điện ly tăng theo trật tự: KCl < Na2SO4 < NaCl. Có thể có các tạp chất trong muối sẽ được sử dụng, như là canxi sunphat, magiê sunphat, sắt, đồng và tính kiềm, các tạp chất này có thể là nguốc gốc của nhiều vấn đề trong nhuộm.

 

4. Dung tỷ: Tại dung tỷ thấp hơn, sự tận trích và cường độ màu cao hơn. Sự gia tăng về cường độ màu có thể quy cho là có nhiều các gốc hoạt tính của thuốc nhuộm trong vùng lân cận của các phân tử xenlulo, tại dung tỷ thấp hơn.

 

5. Các chất hoạt động bề mặt và các chất trợ khác: Có thể làm tăng sự hấp thụ thuốc nhuộm của xơ xenlulo bằng sự trợ giúp của các chất hoạt động bề mặt phù hợp. Trong tất cả các hệ thống này, các chất hoạt động bề mặt anion làm thuốc nhuộm hấp thụ cao nhất Các chất hoạt động bề mặt không ion có thể dẫn đến giảm độ tận trích thuốc nhuộm và hiệu suất lên màu, và sự thay đổi về ánh màu. Một số chất hoạt động bề mặt không ion có thể làm chậm quá trình thủy phân.

Nhuộm polyeste

Nhuộm polyeste tại nhiệt độ trong khoảng 120-140oC trong các máy nhuộm trục và nhuộm quả sợi đã đặc biệt đặt ra yêu cầu lớn về khía cạnh chất lượng phân tán ban đầu và độ ổn định sau đó dưới các điều kiện bất lợi. Điểm then chốt của vấn đề nằm ở tính không ổn định nhiệt động học tự thân của tất cả sự phân tán thuốc nhuộm, có xu hướng tổng thể các hạt mịn trải qua quá trình chín Ostwald với hậu quả là hình thành các hạt lớn hơn. Do vậy mà tác nhân phân tán là bắt buộc trong nhuộm polyeste.

Thuốc nhuộm phân tán nhạy với sự khử trong các điều kiện nào đó. Độ không ổn định này với sự khử được giảm tới mức thấp nhất bằng cách nhuộm ở pH tối ưu, thường là 4-5, sự có mặt của không khí, và bằng cách giữ thời gian nhuộm ít hơn tại nhiệt độ cao hơn. Vì lý do này, yêu cầu chất đệm axit để duy trì pH không đổi của bể nhuộm trong vùng axit yếu, tức là 4-5 với tác động đệm của chất đệm và như vậy dẫn tới nhuộm tái lặp hoàn hảo, thậm chí khi sử dụng thuốc nhuộm nhạy cảm với pH.

Nhuộm nylon

 

pH của bể nhuộm là yếu tố quan trọng trong nhuộm nylon bằng thuốc nhuộm axit và có hiệu quả nổi bật lên tốc độ hút thuốc nhuộm. Tại pH thấp, tính chức axit của thuốc nhuộm phản ứng với các nhóm amino đã hoạt hóa của poliamit để hình thành muối. Nói chung, pH vào lúc bắt đầu chu kỳ nhuộm là trung tính và được giảm chậm trong chu kỳ nhuộm.

 

Mong muốn hạ thấp pH xuống 3,5 hoặc thấp hơn trong chu kỳ nhuộm để tận trích thuốc nhuộm tới mức cao nhất. Tuy nhiên, khó đạt các mức pH dưới 4,0 mà không làm mất kiểm soát tốc độ hút thuốc nhuộm, do vậy gây ra sự biến thiên của bao phủ thuốc nhuộm trên vải. Kiểm soát pH đặc biệt cần thiết với các thuốc nhuộm được kim loại hóa trước do hoạt tính của các thuốc nhuộm này lớn hơn. Trong khi sử dụng các axit và diester nhẹ là thành công trong đạt được nhuộm đều màu, chúng không có hiệu quả trong việc hạ thấp pH xuống dưới 4,5 nhiều.

 

Do vậy trong khi mục tiêu đưa đồng đều thuốc nhuộm lên vải đã được đáp ứng bằng cách sử dụng chất cho axit, thì mức độ tận trích thuốc nhuộm lại không thỏa mãn. Tận trích không hoàn toàn thuốc nhuộm được phản ánh trong chi phí nguyên liệu thô bị tăng lên, do phải dùng quá nhiều thuốc nhuộm trong mỗi chu kỳ, rũ nhiều để loại bỏ thuốc nhuộm dư và không phản ứng, và gánh nặng được đặt lên các hệ thống xử lý nước thải để thải bỏ thuốc nhuộm không phản ứng.

Vì lý do này, yêu cầu chất đệm axit để giảm tiếp pH xuống dưới 4,0 và duy trì pH trong khoảng 3,75-2,25 bằng tác dụng đệm và do vậy mà dẫn tới nhuộm tái lặp hoàn hảo thậm chí khi sử dụng các thuốc nhuộm nhạy với pH.

 

Do vậy ta có thể thấy rằng các kết quả nhuộm cuối cùng phụ thuộc vào nhiều biến số và ta cần cố gắng kiểm soát càng nhiều biến số càng tốt dù kiểm soát tất cả các biến số là khó.

 Theo Vinatex

 

 

Tag: Textile industry, textile company, textile fabric, vai, vải, gia công, gia cong, hoàng dũng, bảo hộ, bao ho, thời trang, thoi trang, dệt may, vải đồng phục, det may, đồng phục, dong phuc, cong ty det, the fabric, may mặc, may mac.