Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp bộ: Nghiên cứu xây dựng công nghệ tối ưu nhuộm tận trích một số loại vải PES/WOOL - KS. Trương Phi Nam

Chia sẻ: Tieppham Tieppham | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:199

Thêm vào BST

Báo xấu

250
lượt xem 46
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp bộ: Nghiên cứu xây dựng công nghệ tối ưu nhuộm tận trích một số loại vải PES/WOOL do Kỹ sư Trương Phi Nam thực hiện có nội dung trình bày một số vấn đề như sau: Xây dựng tổng quan về thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm axit, Nghiên cứu và xây dựng bộ dữ liệu về nhuộm màu thuốc nhuộm phân tán của các nhóm thuốc nhuộm chính, nghiên cứu và xây dựng bộdữliệu vềnhuộm màu thuốc nhuộm axit,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp bộ: Nghiên cứu xây dựng công nghệ tối ưu nhuộm tận trích một số loại vải PES/WOOL - KS. Trương Phi Nam

VIỆN DỆT MAY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ TỐI ƯU NHUỘM TẬN TRÍCH MỘT SỐ LOẠI VẢI PES/WOOL Mã số đề tài: 86.10 RD/HĐ-KHCN Chủ nhiệm đề tài: KS.Trương Phi Nam 8304 Hà Nội - 11/2010
Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài KS.Trương Phi Nam - Viện Dệt May TS. Nguyễn Văn Thông - Viện Dệt May KS. Lưu Văn Chinh - Viện Dệt May KS. Võ Thị Hồng Bình - Viện Dệt May KS. Vũ Lượng - Công ty cổ phần Dệt lụa Nam Định Đơn vị phối hợp chính Công ty cổ phần Dệt lụa Nam Định 1
MỤC LỤC Trang TÓM TẮT NHIỆM VỤ 3 LỜI NÓI ĐẦU 6 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7 I.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước I.2. Cơ sở lý thuyết về mặt hàng PES/Wool 9 I.2.1 Cấu trúc và những tính chất cơ bản của len I.2.2 Cấu trúc và những tính chất cơ bản của sợi PES 10 I.2.3. Giặt trước 11 I.2.4. Công nghệ nhuộm 12 I.2.5. Giặt sau 19 I.2.6 Đốt và xén lông 20 I.2.7 Hoàn tất I.3. Lựa chọn thuốc nhuộm phân tán thích hợp cho PES/ Wool 21 Chương II. THỰC NGHIỆM 25 II.1. Nghiên cứu xây dựng bộ dữ liệu về các loại thuốc nhuộm II.2. Nghiên cứu thí nghiệm nhuộm phối ghép màu của các loại 29 thuốc nhuộm phân tán và axit theo phương pháp tận trích II.3. Khảo sát đơn nhuộm tại nhà máy 42 II.3.1. Thí nghiệm nhuộm khảo sát quy trình nhuộm hiện tại của 43 Công ty II.3.2. Xây dựng quy trình công nghệ nhuộm tối ưu và áp dụng 51 thử nghiệm tại Công ty Dệt lụa. Chương III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 53 III.1. Đánh giá kết quả đạt được III.2. Kết luận 55 III.3. Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 2
TÓM TẮT NHIỆM VỤ Đề tài: "Nghiên cứu xây dựng công nghệ tối ưu nhuộm tận trích một số loại vải PES/Wool" nhằm mục tiêu: - Xây dựng các công nghệ nhuộm tối ưu đáp ứng yêu cầu chất lượng, giảm thiểu chi phí và thân thiện với môi trường. - Góp phần hỗ trợ các nhà máy sản xuất mặt hàng PES/Wool trong công đoạn nhuộm nhằm giảm chi phí, tăng năng suất, nâng cao chất lượng, giảm giá thành. - Tối ưu hóa quy trình nhuộm dựa trên cơ sở các thông số công nghệ được thể hiện đầy đủ, chính xác trong phần mềm phân tích các chỉ số đó. Nội dung đề tài: 1. Xây dựng tổng quan về thuốc nhuộm phân tán, thuốc nhuộm axit. 2. Nghiên cứu và xây dựng bộ dữ liệu về nhuộm màu thuốc nhuộm phân tán của các nhóm thuốc nhuộm chính: Dianix (DyeStar), Terasil (Huntsman), Foron (Clariant). 3. Nghiên cứu và xây dựng bộ dữ liệu về nhuộm màu thuốc nhuộm axit: Lanaset (Huntsman). 4. Nghiên cứu xác định thông số công nghệ và xây dựng quy trình nhuộm với nhóm thuốc nhuộm tương ứng cho mặt hàng len. 5. Nghiên cứu xác định thông số công nghệ và xây dựng quy trình nhuộm với nhóm thuốc nhuộm tương ứng cho mặt hàng PES. 6. Nghiên cứu xác định thông số công nghệ và xây dựng quy trình nhuộm tận trích cho mặt hàng vải PES/Wool (nhóm thuốc nhuộm phân tán, axit). 7. Nhuộm thử nghiệm vải pha PES/Wool, hiệu chỉnh thông số để tối ưu hóa quy trình nhuộm tận trích cho mặt hàng này. 8. Áp dụng thử nghiệm quy trình tối ưu tại Công ty sản xuất. Phương pháp nghiên cứu: Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, chủ nhiệm đề tài và các cộng tác viên đã: 3
- Nghiên cứu lý thuyết về các tính chất nhuộm màu của thuốc nhuộm phân tán, axit trên các vật liệu len, PES và PES/Wool. - Đồng thời dựa trên việc xác định các đặc tính nhuộm màu của thuốc nhuộm phân tán và axit trên vật liệu PES và len cũng như PES/Wool bao gồm các thông số cơ bản trong công nghệ nhuộm về nhiệt độ, thời gian và tốc độ tận trích thuốc nhuộm tại từng thời điểm, độ tương thích giữa các màu phối ghép. - Trong phòng thí nghiệm nhóm nghiên cứu đã thí nghiệm mẫu, tìm ra những điểm chưa hợp lý của quy trình công nghệ hiện tại đang áp dụng tại Công ty cần được khắc phục. - Cuối cùng xây dựng công nghệ tối ưu trong điều kiện có thể để áp dụng thử nghiệm tại Công ty sản xuất cho mặt hàng PES/Wool. Tóm tắt kết quả nghiên cứu: Căn cứ nội dung và tiến độ thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã thực hiện 8/8 nội dung theo đăng ký: - Giới thiệu tổng quan thuốc nhuộm axit, phân tán. - Xây dựng được bộ dữ liệu cơ bản về thuốc nhuộm phân tán có ở thị trường Việt Nam. - Xây dựng được bộ dữ liệu cơ bản về thuốc nhuộm axit dùng để nhuộm thành phần len có ở thị trường Việt Nam. - Xác định được các thông số công nghệ tối ưu cho thuốc nhuộm phân tán để nhuộm PES. - Xác định được các thông số công nghệ tối ưu cho thuốc nhuộm axit để nhuộm thành phần len. - Xác định thông số cho quy trình nhuộm phương pháp tận trích cho vải PES/Wool. - Nhuộm thử nghiệm tại Công ty theo đơn đã xây dựng trong phòng thí nghiệm (màu lá mạ) trên vải pha PES/Wool 70/30 và 50/50 đã cho thấy những sự điều chỉnh cần thiết theo hướng tối ưu hóa công nghệ đó là: 4
+ Về hóa chất thuốc nhuộm, chất trợ và các thông số công nghệ chính được sử dụng như đơn công nghệ Công ty đang sử dụng (vì màu sắc thay đổi trong giới hạn cho phép). + Rút ngắn được thời gian nâng nhiệt và duy trì ở nhiệt độ cao trong quá trình nhuộm. + Quá trình giặt sau có thay đổi do quá trình lựa chọn thuốc nhuộm phân tán ít dây màu lên len và có độ tận trích cao, vì vậy số lần giặt sau nhuộm ít nhất cũng giảm được 1 lần, do đó lượng nước sử dụng cho giặt có giảm đi. + Tính tổng thể chi phí điện, hơi, nước sẽ giảm đi cùng với việc tăng năng suất của thiết bị (do giảm thời gian chu trình gia công 30 phút /1 mẻ, điện giảm khoảng 5KW/1 mẻ, tiêu hao hơi giảm ước 10 kg/1 mẻ, tiêu hao nước giảm 3m3/1mẻ ) + Quy trình nhuộm được ổn định, có tính lặp lại màu giữa các mẻ cao. Chất lượng vải (ngoại quan và các chỉ tiêu độ bền màu) cũng đạt được cao đáp ứng yêu cầu khách hàng, vải ít bị tổn thương do thành phần len ít bị tổn thương hơn nên hạn chế được độ xù lông và vón gút. - Đề tài cũng đã phân tích những thuận lợi, khó khăn khi áp dụng thuốc nhuộm phân tán, axit để nhuộm PES/Wool để các nhà công nghệ có sự cân nhắc, lựa chọn khi áp dụng. - Căn cứ biểu đồ tối ưu của quy trình nhuộm, các nhà kỹ thuật nhuộm có thể nhận thấy các công đoạn tối ưu vừa đảm bảo chất lượng nhuộm, vừa có hiệu quả kinh tế trong công đoạn nhuộm do rút ngắn được thời gian các công đoạn, từ đó có dữ liệu làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình nhuộm màu mới, tránh những công đoạn thừa trong quy trình công nghệ không cần thiết. - Việc áp dụng thử quy trình công nghệ tối ưu vào sản xuất cho thấy kết quả chất lượng đảm bảo yêu cầu, màu sắc (nếu chưa chỉnh nồng độ thuốc nhuộm) có thể sai khác trong phạm vi chấp nhận được. Để đúng màu hoàn toàn mẫu gốc cần có sự điều chỉnh nồng độ thuốc nhuộm trong phạm vi vẫn đảm bảo hiệu quả tổng thể của quy trình nhuộm tối ưu so với quy trình các Công ty đang áp dụng. 5
LỜI NÓI ĐẦU Sản xuất vải pha PES/Wool ngày nay trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng chủ yếu dùng cho hàng may mặc ngoài. Chính vì vậy yêu cầu mặt hàng ổn định kích thước, đễ chăm sóc là những ưu tiên hàng đầu. Việc pha trộn cũng như tỷ lệ pha trộn PES/Wool nhằm hai mục đích chính là kinh tế và thẩm mỹ. Len là một trong những nguyên liệu dệt rất đắt. Trong toàn bộ quy trình gia công vì vậy cần đặc biệt quan tâm sao cho không hoặc ít xẩy ra sự tổn thương đối với phần xơ sợi len. Vật liệu len có sức đề kháng không tốt với nhiệt độ cao và cũng không thích hợp trong việc kéo dài thời gian nhuộm. Về phương diện kinh tế thì tốt nhất là gia công nhuộm hỗn hợp ở dạng sợi hoặc vải, tuy nhiên về phương diện độ bền màu thì ngược lại nhuộm xơ rời là thích hợp nhất, sau đó mới phối ghép để kéo sợi (ở Việt Nam thiết bị nhuộm dạng xơ này chưa cơ sở nào có đầu tư). Việc nhuộm sau khi đã pha trộn dẫn đến cho quá trình nhuộm gặp nhiều khó khăn, vì hai loại nguyên liệu này có những tính chất nhuộm trái ngược nhau. Ở Việt Nam mặc dù số cơ sở sản xuất mặt hàng dạng PES/Wool không nhiều, sản lượng hàng năm cũng không quá lớn, tuy nhiên trong những năm gần đây cũng được Bộ Công Thương, Tập đoàn Dệt May Việt Nam và các cơ sở nghiên cứu, sản xuất quan tâm đến việc nghiên cứu nhằm không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm bằng nhiều con đường, trong đó có giải pháp tối ưu hóa công nghệ nhuộm theo phương pháp tận trích mà Viện Dệt May được Bộ Công Thương giao nhiệm vụ nghiên cứu trong năm 2010 (với các mục tiêu, nội dung theo đề cương) kèm theo ở phụ lục báo cáo. 6
Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Vải pha từ xơ Polyester và len lông cừu (PES/Wool) thông thường được nhuộm bằng hai lớp thuốc nhuộm khác nhau cho mỗi thành phần nguyên liệu riêng biệt. Thuốc nhuộm phân tán được sử dụng cho nhuộm thành phần PES, trong khi đó thuốc nhuộm axit hay axit phức kim loại hoặc hoạt tính được sử dụng cho thành phần len. Trong quá trình nhuộm, thường thuốc nhuộm dùng cho thành phần len không dây màu lên thành phần PES, nhưng ngược lại hầu hết các thuốc nhuộm phân tán ít nhiều đều dây màu lên thành phần len, quâ trình giặt hoặc làm sạch thường rất khó loại bỏ được sự dây màu đó một cách triệt để vì thành phần len không chịu được chế độ giặt khử sau nhuộm, dẫn đến độ bền màu giặt của sản phẩm kém. Để cải thiện quá trình giặt sạch đó chỉ có thể bằng cách lựa chọn thuốc nhuộm phân tán có độ hòa tan trong môi trường kiềm. Sự pha trộn PES với len lông cừu cũng dẫn đến việc nhuộm đồng nhất hai thành phần gặp khó khăn. Trong công đoạn nhuộm, sau khi đã pha trộn xơ, để nhuộm thành phần PES thường phải tiến hành ở nhiệt độ cao khoảng 130 – 135oC, như vậy mới làm cho xơ PES trương nở để thuốc nhuộm phân tán xuyên thấu vào. Trong khi đó ở nhiệt độ 100oC thì thành phần len đã có hiện tượng tổn thất (thường ở các nước người ta nhuộm riêng biệt 2 thành phần xơ trước lúc pha trộn để kéo sợi). Quá trình nhuộm của vải sợi pha PES/Wool vì vậy để hài hòa các điều kiện trên thường người ta tiến hành nhuộm ở nhiệt độ 105 – 110oC, tuy nhiên trong điều kiện nhiệt độ đó thì thuốc nhuộm phân tán bắt màu lên thành phần PES rất kém, trước đây người ta thường trợ giúp quá trình lên màu bằng cách sử dụng chất tải nhuộm, nhưng ngày nay việc dùng chất tải là rất hạn chế và hầu như ít nơi dùng vì tính độc hại của nó đối với môi trường thải cũng như phần dư lại trên sản phẩm. Để giải quyết bài toán nan giải nói trên, nhiều công trình nghiên cứu đã tiến hành sử dụng các chất tạo liên kết ngang để bảo vệ thành phần len khi nhuộm ở nhiệt độ và áp suất cao. Việc sử dụng chất bảo vệ theo lý thuyết người ta nhận thấy để hạn chế tổn thất len đến mức thấp nhất ở 120oC là khi sử dụng 2,5 ÷ 5% khối lượng chất Formaldehyd cho loại hàng pha tỷ lệ 50/50 (PES/Wool). Như vậy có nghĩa là sử dụng khoảng 5–10 % khối lượng phần len có trong xơ sợi pha. Với tỷ lệ dùng ấy, thực tiễn đã chứng minh 7
sản phẩm sau nhuộm dư lượng Formaldehyd là khoảng 23 – 75 ppm (nằm trong giới hạn an toàn của sản phẩm sinh thái cho phép). Trong quy trình công nghệ nhuộm len riêng biệt, ngày nay người ta cũng đã tiến hành nhuộm ở nhiệt độ cao để rút ngắn thời gian nhuộm, vấn đề là nguy cơ tổn hại đến len được giải quyết như thế nào và điều đó phụ thuộc các yếu tố sau: a) Nhiệt độ; b) Giá trị pH; c) Thời gian nhuộm. Trong quá trình nhuộm len ở nhiệt độ cao, khi nhiệt độ > 110oC là không an toàn cho len, ví dụ ở 120oC len đã bị cứng, độ bền cường lực và độ đàn hồi bị giảm. Trong phép so sánh sự tổn thương của len ở các điều kiện nhiệt độ nhuộm khác nhau khi môi trường nhuộm pH ≈ 5 người ta nhận thấy mức độ tổn thất là tương đương khi: Nhiệt độ nhuộm ở nhiệt độ sôi / thời gian 60 phút. Nhiệt độ nhuộm ở nhiệt độ 105oC / thời gian 25 phút. Nhiệt độ nhuộm ở nhiệt độ 110oC / thời gian 17 phút. Ngoài ra khi môi trường nhuộm là trung tính, hay pH ≤ 3 và pH kiềm thì sự tổn thương len đều lớn hơn khi môi trường pH ≈ 5. Căn cứ các phân tích kể trên, để hài hòa các điều kiện cho nhuộm vải pha PES/Wool đạt hiệu quả kinh tế, nhưng ít ảnh hưởng đến sự tổn thương len, người ta chọn nhiệt độ nhuộm là 120oC, thời gian nhuộm 40 – 50 phút, có chất bảo vệ len như nói ở phần trên. Hiện nay nhìn chung để nhuộm vải pha từ xơ PES/Wool sau khi đã pha trộn. Các công ty trong nước vẫn đang sử dụng quy trình công nghệ nhuộm cao áp một bể một công đoạn ở nhiệt độ 120oC có chất bảo vệ len (theo tài liệu nước ngoài giới thiệu). Mỗi một màu nhuộm riêng biệt có mức nhiệt độ và thời gian nhuộm tối ưu phụ thuộc vào chủng loại hàng, thiết bị nhuộm và thuốc nhuộm trong đơn công nghệ. Tuy nhiên, một tập hợp các điều kiện nhuộm phổ biến được sử dụng sẽ cho độ tận trích thuốc nhuộm cao, màu đồng nhất và độ lặp lại tốt hơn. Thời gian nhuộm tối thiểu có thể được áp dụng bằng cách kiểm soát tốc độ hấp phụ của thuốc nhuộm sao cho đưa lại kết quả nhuộm đồng đều và đạt độ tận trích cao nhất. Với cách này, thời gian làm đều màu ở nhiệt độ cực đại là phụ thuộc vào thuốc nhuộm có tốc độ nhuộm thấp nhất có thể đạt tới cân bằng. Các thuốc nhuộm phân tán thường có tốc độ nhuộm khác nhau, tốc độ nhuộm thường cao hơn khi nồng độ thuốc nhuộm trong dung dịch nhuộm thấp hơn. 8
Căn cứ định nghĩa cụm từ "tối ưu hóa điều kiện nhuộm của thuốc nhuộm" là xác định điểm thích hợp của việc kết hợp các thông số về màu của một thuốc nhuộm (một tập hợp thông số về màu) đó là: a) Khả năng tận dụng thuốc nhuộm cao nhất lên vật liệu nền trong điều kiện kinh tế nhất về thời gian nhuộm (tiết kiệm thời gian nhất) và sử dụng các chất trợ với lượng dùng hợp lý nhất. b) Đạt độ đều màu tốt. c) Có khả năng nhuộm màu vật liệu nền cao nhất. d) Ít làm tổn thương nhất đến vật liệu nền. Bài toán tối ưu hóa quá trình nhuộm vải PES/Wool vì vậy là bài toán giải quyết các vấn đề sau: - Chọn nhiệt độ nhuộm thích hợp. - Thời gian gia công ngắn nhất có thể. - Chọn thuốc nhuộm phân tán thích hợp, ít dây màu lên thành phần len trong quá trình nhuộm và dễ giặt sạch hơn để đảm bảo độ bền màu cho sản phẩm. - Chọn bộ thuốc nhuộm phân tán để ghép màu phù hợp nhất. I.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẶT HÀNG PES/WOOL I.2.1. Cấu trúc và những tính chất cơ bản của len • Sơ đồ liên kết của mạch keratin trong sợi len: / \ / HN HN ................... OC \ / \ CH – CH2 – S – S – CH2 – CH CH – R / \ / CO CO ................... NH \ / \ NH NH CO / \ / CH–CH2 –CH2 –COO –H3N+–CH2–CH2–CH CH – R \ / \ CO CO ................... NH / \ / Những liên kết trên đây của keratin sợi len tạo nên cho len có tính đàn hồi chuyển từ dạng cấu trúc α sang β được biểu diễn theo sơ đồ sau: 9
Dãn ra ' Bóp lại Dạng α Dạng β Khi nhúng ướt, len sẽ dãn dài khoảng 1,2% và nở ngang khoảng 18%, sự trương nở này tạo điều kiện cho phân tử thuốc nhuộm đi vào dễ dàng. Tuy nhiên sự trương nở này một mặt cũng làm giảm sức liên kết ion giữa các mạch peptit, mặt khác làm đứt cầu nối hydro giữa 2 nhóm liền kề là amino và ceton trong mạch polypeptit. Từ những cấu trúc được mô tả trên, cho ta thấy sợi len rất "nhạy cảm" với các điều kiện tác động lên nó trong quá trình gia công ướt (nước, nhiệt độ, lực căng, hóa chất). I.2.2. Cấu trúc và những tính chất cơ bản của sợi PES a/ Công thức tổng quát: HO OC COOCH2 CH2O H n Là sản phẩm trùng ngưng của axit terephtalic với etylenglycol. Điểm nóng chảy: 250 – 260oC Điểm hóa dẻo: 230 – 240oC. b/ Định hình trước PES: Khi PES được định hình nhiệt trước, ta sẽ đạt được các đặc tính sau: - Ổn định được kích thước. - Giảm độ nhàu - Bề mặt đẹp, cho cảm giác sờ tay dễ chịu - Đối với loại sợi từ xơ cắt ngắn sẽ hạn chế khả năng vón gút - Giảm khả năng gấp nếp trong quá trình xử lý - Vải phải sạch các loại hồ, nếu không rất nguy hiểm cho quá trình nhuộm dễ bị loang - Nhiệt độ định hình phải đồng đều, nếu không khi nhuộm dễ bị loang. 10
Định hình trước hoặc sau người ta đều có thể tiến hành, mỗi cách đều có ưu và nhược điểm riêng. Trong thực tế sản xuất, định hình trước chỉ nên tiến hành trong điều kiện sau nhuộm không còn xử lý nhiệt độ cao. Thông thường việc định hình PES thường để kết hợp công đoạn sau cho kinh tế mà chất lượng vẫn đảm bảo. Khi pha trộn len với PES trong bối cảnh 2 loại xơ sợi này có các đặc tính lý, hóa khác nhau. Vì vậy trong khi gia công chúng cần thận trọng để dung hòa điều kiện xử lý cho phù hợp. Để hạn chế sự biến dạng của sợi len trong quá trình gia công, việc ổn định len trước bằng phương pháp Wet setting là vô cùng cần thiết (crabing). Đối với sợi PES việc ổn định nhiệt cũng là một điều kiện vô cùng quan trọng và cần thiết. Vì nó làm cho sợi PES ổn định kích thước, không bị nhàu, có tính đàn hồi và đặc biệt làm giảm tính vón gút (pilling effect). Tuy nhiên, khi pha trộn với len (do tính chất như nói ở trên) nên việc lựa chọn nhiệt độ, độ căng và thời gian định hình PES là vô cùng quan trọng. Nếu nhiệt độ quá cao và thời gian quá dài sẽ làm cho bề mặt vải cứng, ngược lại nếu nhiệt độ thấp và thời gian ngắn thì làm cho khả năng chống nhàu bị kém và tăng khả năng vón gút. Độ căng của vải trong lúc định hình cũng có ý nghĩa rất quan trọng, làm tăng, giảm khả năng phòng nhàu, hiệu ứng vón gút và đến độ co của vải. Cũng cần nhở rằng đối với vải PES/Wool khi định hình trước thì bao giờ cũng làm tăng khả năng dây màu thuốc nhuộm phân tán lên thành phần len. Nhiệt độ định hình vải PES/Wool thích hợp nhất là ở 185oC ± 2, thời gian ≈ 45 giây, mức độ căng ngang không vượt quá 1% (tức từ -5% ÷1%), mức độ cấp dồn (overfeed) khoảng 10%. I.2.3. Giặt trước Mục đích của công đoạn giặt trước là để loại bỏ các tạp chất dầu và các tạp chất khác gây nên trong quá trình kéo sợi và dệt. Việc giặt vải có thành phần len luôn phải được tiến hành thận trọng (vì thành phần len rất dễ bị tổn thương). Bằng kinh nghiệm và theo phương diện lý thuyết, các nhà kỹ thuật nhuộm có thể nói rằng: " Khâu giặt trước được tiến hành tốt có nghĩa là thắng lợi được ½ công việc của nhuộm". 11
Trước hết phải lựa chọn chất giặt thích hợp. Thông thường tùy theo các chất bẩn đầu vào để lựa chọn chất giặt thích hợp, tuy nhiên thông dụng nhất là sử dụng các chất giặt có chứa dung môi hữu cơ với tác dụng để dễ dàng làm nhũ hóa các loại dầu khoáng có trên vải. Môi trường giặt trong điều kiện kiềm nhẹ, có thể sử dụng Na2CO3 hoặc amôniăc để điều chỉnh đều được. Việc sử dụng thiết bị nào là phụ thuộc kết cấu mặt hàng. Chất giặt sử dụng có thể dạng anion hoặc không ion. Chất giặt có tính anion có tác dụng hạn chế được một phần nhỏ độ dây màu thuốc nhuộm phân tán lên len; nhưng nếu không được giặt sạch trước lúc nhuộm dễ gây hiện tượng loang màu. Để bảo đảm không ảnh hưởng đến độ đều màu trong quá trình nhuộm do yếu tố chất trợ gây lên, người ta khuyến cáo nên sử dụng chất giặt không ion là tốt hơn và chúng tôi dã chọn. Mức độ giặt trước ta phải căn cứ lượng mỡ còn dư lại trên len, mức còn lại sau giặt phù hợp nhất là 0,5 – 0,8%. Nếu lượng còn lại lớn hơn thường ảnh hưởng đến độ bền màu ma sát của vải nhuộm. Để khử mỡ (các loại dầu khoáng) tốt nhất là dùng dung môi hữu cơ, vì các chất kiềm chỉ có tác dụng loại được các loại dầu có khả năng nhũ hóa trong nó, ngược lại loại dầu khoáng không nhũ hóa được thì tác dụng của kiềm không có giá trị loại bỏ được chúng. Như trên đã nói không phải là loại bỏ hết tỷ lệ dầu trong len. Thực tế chứng minh rằng tỷ lệ còn lại này không được phép dưới 0,2% vì nếu không vải sẽ bị khô và bề mặt cứng ráp. Nước sử dụng trong giặt trước yêu cầu phải mềm để tránh tình trạng kết tủa các chất hoạt động bề mặt cũng như Ca – xà phòng lên mặt vải gây hiện tượng loang cho quá trình nhuộm. Trong công nghệ giặt có thể giảm bớt một phần chất giặt và bù vào đó bằng 1,5 g/l chất phân tán sẽ có tác dụng nhũ hóa dầu khoáng có trong len và ngăn ngừa không cho chúng tái hợp lại. Qua nghiên cứu các chất giặt của các hãng gửi chào thì các chất giặt sau đây là phù hợp với yêu cầu: Sandoclean PC; Eriopon OLS; Ultravon EL; Levapon OLN (hai chất đầu mang điện tích không ion, 2 chất sau là anion). I.2.4. Công nghệ nhuộm Để nhuộm hỗn hợp vật liệu từ PES với Wool, điều đầu tiên ta cần lưu ý là thành phần Wool rất dễ bị tổn thương trong điều kiện nhuộm chung với PES. 12
Thực tế đã chứng minh rằng: Nhiệt độ nhuộm càng cao, thời gian nhuôm càng dài thì độ tổn hại xơ Wool càng lớn. Một vấn đề khó khăn lớn nhất trong nhuộm PES/Wool là độ dây màu của thuốc nhuộm phân tán lên thành phần Wool. Tất cả các tài liệu đều nói và thực nghiệm đã chứng minh việc dây màu này rất khó giặt sạch, ảnh hưởng nhiều đến độ bền màu giặt và ma sát của sản phẩm. Công nghệ nhuộm ở nhiệt độ thấp hơn hay cao hơn; nhuộm một công đoạn hay 2 công đoạn đều ít cải thiện hoặc thậm chí ở các màu đậm cũng không khác biệt là bao nhiêu về kết quả độ bền màu (ngoại trừ nhuộm riêng biệt 2 loại xơ). Vì vậy các tài liệu đều nói rằng khi tỷ lệ PES/Wool mà Wool < 50% thì nên chọn giải pháp nhuộm 1 pha ở nhiệt độ 120oC là phù hợp và kinh tế nhất. Điều này trong phạm vi đề tài trước cũng đã thử nghiệm và khẳng định. Vấn đề chính ở đây là quá trình lựa chọn thuốc nhuộm phân tán và khâu giặt sau nhuộm. a). Tổng quan về thuốc nhuộm phân tán Phân loại thuốc nhuộm phân tán cho Polyeste Khối lượng Độ phân Tốc độ Độ bền màu Phân loại phân tử cực nhuộm với thăng hoa Năng lượng thấp Nhỏ Thấp Cao Thấp Năng lượng trung Trung bình Trung bình Trung bình Trung bình bình Năng lượng cao Lớn Cao Thấp Cao Hầu hết các tính chất nhuộm và độ bền màu thay đổi dần dần với kích thước phân tử tăng lên. Các phân tử thuốc nhuộm nhỏ có độ phân cực thấp là những thuốc nhuộm đều màu, nhuộm nhanh nhưng độ bền với nhiệt và độ bền thăng hoa thấp, chúng được gọi là các thuốc nhuộm phân tán "năng lượng thấp". Các thuốc nhuộm có khối lượng phân tử lớn, có độ phân cực cao thì tốc độ nhuộm thấp, khả năng di chuyển trong quá trình nhuộm kém, song có độ bền màu nhiệt và thăng hoa cao, đó là các thuốc nhuộm "năng lượng cao". Thuốc nhuộm năng lượng cao còn là các thuốc nhuộm đòi hỏi nhiệt độ gắn màu cao. Độ bền màu ánh sáng không phụ thuộc vào kích thước phân tử. Thuốc nhuộm phân tán "năng lượng trung bình" về mặt tính chất nằm giữa 2 loại trên, chúng 13
không có độ bền nhiệt cao như loại "năng lượng cao", nhưng có độ bền màu tương đối tốt. Nhìn chung hầu hết thuốc nhuộm phân tán là dẫn xuất từ gốc azo (chiếm 60% thuốc nhuộm thương mại. Thuốc nhuộm gốc anthraquinon chiếm vị trí số 2 khoảng 32% cũng là lớp rất quan trọng. Còn lại là các nhóm mang màu khác. Do thuốc nhuộm có gốc azo chiếm vị trí số 1 trong các thuốc nhuộm phân tán, nên có câu hỏi đặt ra liệu có thuốc nhuộm phân tán azo bị cấm không? Có thể trả lời rằng có một số thuốc nhuộm phân tán trên cơ sở các amin thơm đã được xếp loại bổ sung bởi cộng đồng Châu Âu (EU) như chất gây ung thư. Mặc dầu chưa được liệt kê trong luật tiêu dùng CHLB Đức vẫn còn được sản xuất. Tuy nhiên nhiều hãng buôn bán hàng dệt đã cấm các cơ sở sản xuất hàng dệt sử dụng các thuốc nhuộm trên cơ sở 2 amin nêu trên là: O-anisidin có số "CAS" (CAS No) 90-4-0 và P-aminoazobenzen có số "CAS" (CAS No) 60-9-3 Nói chung các loại thuốc nhuộm phân tán bị cấm đã có nhiều tài liệu viện dẫn, ghi chú đăng trên nhiều tài liệu hoặc báo cáo ở nhiều đề tài môi trường. b).Quá trình lựa chọn thuốc nhuộm phân tán. Tất cả các loại thuốc nhuộm phân tán ít hay nhiều đều dây màu lên thành phần Wool trong quá trình nhuộm, điều đó đã được khẳng định vì bản chất cấu trúc hóa học của chúng. Sự dây màu này rất khó giặt và vì vậy làm cho độ bền màu của sản phẩm không cao. Về phương diện lý thuyết có thể sử dụng nhóm thuốc nhuộm phân tán có độ dây lên Wool ít nhất hoặc loại dây vừa nhưng dễ giặt sạch hơn để nhuộm PES/Wool. Ở đây cũng có thể nói rằng: - Nếu tiến hành nhuộm riêng biệt 2 loại xơ thì vấn đề lựa chọn thuốc nhuộm phân tán để nhuộm thành phần PES không đặt thành vấn đề lớn. - Trong trường hợp tiến hành nhuộm theo quy trình 2 pha đối với PES/ Wool thì việc lựa chọn thuốc nhuộm phân tán cũng có phần dễ dàng hơn (chọn được diện rộng hơn). 14
- Đặc biệt khi tiến hành theo quy trình nhuộm 1 pha với PES/Wool thì việc lựa chọn thuốc nhuộm phân tán phải được đặt ra vô cùng quan trọng và cần thiết. Về phương diện lý thuyết ta có thể lựa chọn các loại thuốc nhuộm phân tán có phân tử nhỏ, thuốc sẽ dễ khuyếch tán vào PES trong quá trình nhuộm và như vậy sẽ hạn chế phần dây lên Wool. Thông thường các tài liệu đều giới thiệu cho chúng ta thấy có 3 nhóm thuốc: nhóm dây ít, nhóm dây trung bình và nhóm dây rất nhiều. Tất nhiên là không nên sử dụng nhóm dây nhiều để nhuộm vải PES/Wool. Tốt nhất là ta sử dụng nhóm dây màu ít nhất, chỉ trong trường hợp đặc biệt (vì nhiều nguyên nhân khác) mới sử dụng đến nhóm dây màu trung bình. Cũng cần lưu ý rằng kể cả đối với nhóm ít dây màu nhất thì cũng chỉ có giá trị đến một giới hạn nồng độ thuốc nhuộm sử dụng nhất định, khi vượt quá mật độ hấp phụ thuốc nhuộm lên vật liệu tức lượng thuốc nhuộm ở mức bão hòa trong dung dịch nhuộm thì độ dây màu của thuốc nhuộm phân tán lên Wool của nhóm ít dây màu cũng trở nên kém (dây nhiều). Có nghĩa là cần quan tâm đến đồ thị mật độ hấp phụ thuốc nhuộm phân tán (build up) để chọn giới hạn nồng độ sử dụng mới có giá trị ít dây màu ( trường hợp bất khả kháng thì ta phải chọn thuốc khác để thay thế). Khi đã chọn được nhóm thuốc nhuộm phân tán tương đối phù hợp, việc còn lại là bằng các giải pháp công nghệ để ta hạn chế tiếp độ dây màu của thuốc nhuộm phân tán lên thành phần Wool, đó là các giải pháp như sau: - Nhiệt độ và thời gian định hình thành phần PES (như đã nêu ở phần trước) thích hợp. - Sử dụng hoặc không sử dụng chất tải trong quá trình nhuộm (có phụ lục số liệu kèm theo). - Sử dụng hoặc không sử dụng chất phân tán trong quá trình nhuộm ( có phụ lục số liệu kèm theo). - Sử dụng các chất trợ kiềm chế sự dây màu thuốc nhuộm phân tán lên Wool trong quá trình nhuộm. - Các chế độ giặt trước và sau nhuộm. - Sử dụng các loại hồ hoàn tất phù hợp nhất. 15
c. Tổng quan về thuốc nhuộm axit Thuốc nhuộm axit hiện đang được ứng dụng để nhuộm các loại xơ sợi Protein và Polyamid trong môi trường axit, chúng được chia ra thành các nhóm chính sau đây: - Thuốc nhuộm axit thường (có 3 phân nhóm tùy theo độ pH khi nhuộm) - Thuốc nhuộm axit tạo phức crom sau nhuộm. - Thuốc nhuộm axit phức kim loại 1:1 - Thuốc nhuộm axit phức kim loại 1:2 Tất cả các nhóm thuốc nhuộm nêu trên đều tồn tại dưới dạng muối của các "axit" có màu. Trong mọi trường hợp, khi nhuộm đều xảy ra phản ứng giữa nhóm mang điện tích dương của vật liệu dệt với nhóm điện tích âm của thuốc nhuộm. Đối với nhóm thuốc tạo phức kim loại ngoài ra còn một vài dạng liên kết khác giữa vật liệu dệt với thuốc nhuộm. Trong bảng 1 dưới đây được dẫn ra những liên kết quan trọng nhất của từng nhóm thuốc nhuộm và ảnh hưởng của chúng đến độ bền màu ướt, gía trị pH tối ưu khi áp dụng và một số thông số khác: Thuốc nhuộm axitThuốc Thuốc Thuốc Tên nhóm thường nhuộm axit nhuộm nhuộm thuốc nhuộm Phân Phân Phân tạo phức axit phức axit phức nhóm 1 nhóm 2 nhóm 3 crom sau 1: 1 1: 2 Liên kết ion + + + + + + Liên kết + ++ +++ ++ +++ ++++ vandervan Liên kết cộng - - - + + - hóa trị pH tối ưu của 2-3 4-5 6-7 4-5 2 – 2,3 6-7 bể nhuộm Độ bền màu Tương Rất tốt Rất tốt Rất tốt đến Rất tốt Rất tốt ướt đối tốt đến cực tốt đến cực đến cực (trung cực tốt tốt tốt bình) 16
Dấu " – ": không liên kết Dấu "+" đến "+ + + + " : Cấp độ liên kết 1. Nhuộm bằng thuốc nhuộm axit thường Thuốc nhuộm axit trên cơ sở tính chất và độ bền màu của chúng được chia ra 3 phân nhóm - Phân nhóm 1: Loại thuốc nhuộm hấp phụ lên xơ sợi trong môi trường axit mạnh (pH 2 – 3). Khi nhuộm phải sử dụng các axit mạnh, ví dụ: H2SO4 hoặc axit formic. Thuốc nhuộm phân nhóm này cho kết quả độ bền màu ánh sáng tốt đến rất tốt, độ bền màu ướt đạt trung bình. Ưu điểm lớn nhất là cho độ đều màu rất tốt. - Phân nhóm 2: Loại thuốc nhuộm hấp phụ lên xơ sợi trong môi trường axit yếu (pH 4 – 5) bằng cách sử dụng axit acetic. Kết quả nhuộm cho độ bền màu ướt rất tốt và độ bền màu ánh sáng đạt cao thậm chí cả đối với màu nhạt. Độ đều màu tốt. - Phân nhóm 3: Đây là phân nhóm nhuộm trong môi trường axit yếu, tối ưu ở pH 6 – 7, cho độ đều màu chỉ ở mức độ trung bình, độ bền màu ướt đạt cấp rất tốt. Đây là phân nhóm rất thích hợp cho nhuộm len pha với loại xơ sợi khác trước hết là với Xenlulo và với PES. 1.1. Ảnh hưởng của các chất trợ trong quá trình nhuộm và phương pháp liên kết với xơ sợi. Đối với tất cả các thuốc nhuộm anion thì liên kết chính giữa thuốc nhuộm với xơ sợi là liên kết lực hút electron giữa điện tích dương của nhóm amino vật liệu với điện tích âm của thuốc nhuộm. Liên kết này gọi là liên kết ion và nó tương đối yếu, do đó thuốc nhuộm nào chỉ có liên kết ion sẽ có kết quả độ bền ướt tương đối thấp. Muốn tăng độ bền màu ướt có thể bằng cách trợ giúp thêm cho liên kết ion đó bền vững hơn. Đối với thuốc nhuộm axit có thể bổ sung thêm các liên kết sau: - Liên kết cầu hydro - Liên kết vandervan Một nguyên lý là thuốc nhuộm có liên kết càng bền thì có độ bền màu ướt càng cao và ngược lại khả năng đếu màu càng thấp, khả năng đều màu đó cần được 17
tác động bởi lựa chọn axit và lượng dùng thích hợp, bổ sung muối và chất đều màu. * Ảnh hưởng của axit trong bể nhuộm: Quá trình nhuộm bị ảnh hưởng bởi lượng axit bổ sung, trường hợp không đủ axit, sự hấp phụ thuốc nhuộm sẽ bị kém, điều đó sẽ ảnh hưởng không những đến độ lặp màu trong nhuộm mà còn không kinh tế trong việc tận trích thuốc nhuộm. Ngược lại nếu thừa axit hoặc chọn loại axit mạnh không thích hợp sẽ dẫn đến sự hấp phụ thuốc nhuộm lên xơ sợi quá nhanh dẫn đến nhuộm loang màu. * Ảnh hưởng của muối trong bể nhuộm Điện tích dương của vật liệu dệt không những chỉ hút anion thuốc nhuộm mà còn hút các anion khác có trong bể nhuộm. Khi nhuộm với sự có mặt của ion sulphat, nó sẽ xẩy ra liên kết với vật liệu dệt, do đó thuốc nhuộm sẽ hấp phụ chậm hơn lên xơ sợi, điều đó làm tăng khả năng đều màu. Bổ sung muối Na2SO4 tất nhiên chỉ có tác dụng khi pH < 5. Lượng muối dùng tối ưu phụ thuộc vào độ pH của bể nhuộm và độ đậm màu nhuộm. pH thấp - màu nhạt, lượng dùng lớn nhất – màu đậm lượng dùng ít nhất (theo đơn hướng dẫn). Dao động lượng muối dùng theo chỉ định của từng nhóm thuốc nhuộm, nói chung trong khoảng 5 – 20%. * Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ bể nhuộm, bên cạnh việc tăng tốc độ hấp phụ thuốc nhuộm lên xơ sợi, thì hầu hết các nhóm thuốc nhuộm axit tăng khả năng phân giải độ keo tụ thuốc nhuộm, dẫn đến khả năng nhuộm màu tốt hơn và độ bền màu đạt chuẩn hơn. Tốc độ tăng nhiệt được điều chỉnh sao cho việc hấp phụ thuốc nhuộm lên xơ sợi và khả năng đều màu là hài hòa. Thời gian nâng nhiệt phụ thuộc nhóm thuốc nhuộm. Thời gian nhuộm ở nhiệt độ sôi được quy định bởi đặc tính của vật liệu dệt. Để việc gắn màu thuốc nhuộm lên xơ sợi tốt liên đới đến độ bền màu đạt tối ưu. Cần giữ thời gian nhuộm theo quy định hướng dẫn ở giới hạn thấp nhất cho phép (không nên thấp hơn) * Ảnh hưởng của chất đều màu 18
Khi nhuộm với nhóm thuốc nhuộm có độ đều màu thấp, người ta có thể cải thiện bằng cách tốt nhất là nhờ điều chỉnh tối ưu hóa độ pH 6 -7. Tuy nhiên để bảo vệ chất lượng len buộc phải nhuộm ở điều kiện pH trong vùng đẳng điện của len (pH 4 -5). Trong trường hợp này buộc chúng ta phải sử dụng đến chất trợ đều màu. Chất trợ đều màu lý tưởng khi: - Làm giảm ái lực - Giảm tốc độ hấp phụ thuốc nhuộm lên xơ sợi. - Cải thiện sự khuyếch tán màu. - Ảnh hưởng đến độ phân tán thuốc nhuộm. - Làm cân bằng sự khác nhau của việc hấp phụ thuốc nhuộm. - Không ảnh hưởng đến độ tận trích. - Không ảnh hưởng đến tính chất của xơ sợi. - Không quá đắt tiền. - Không ảnh hưởng đến vấn đề sinh thái của nước thải. 2. Nhuộm bằng thuốc nhuộm axit phức kim loại 1:2 Liên kết gữa thuốc nhuộm nhóm này với keratin của len là liên kết không phân cực, có ái lực cao,(vì vậy cho độ bền màu cao), ngược lại khả năng di chuyển của thuốc nhuộm lại thấp. Khi duy trì chế độ nhiệt tối ưu, độ pH thích hợp và bổ sung chất trợ nhuộm thì vẫn đạt độ bền màu tốt. Đặc tính của nhóm thuốc này là cho độ bền màu ánh sáng cao, thuận lợi nữa là quy trình công nghệ đơn giản, đỡ tốn kém. d). Lựa chọn thuốc nhuộm axit Việc sử dụng thuốc nhuộm axit để nhuộm thành phần Wool trong vải pha PES/Wool không có vấn đề gì phức tạp. Chỉ cần lưu ý chọn loại nào cho độ đều màu cao trong quá trình nhuộm và đạt yêu cầu độ bền màu là được, mặt khác cần sử dụng loại thuốc nhuộm axit có môi trường nhuộm pH phù hợp với môi trường nhuộm của thuốc nhuộm phân tán (khi nhuộm phương pháp 1 pha) là được. Thông thường người ta sử dụng các loại thuốc nhuộm axit thường và loại phức kim loại 1: 2 để nhuộm. Hiện nay hãng Hunsmant (Ciba cũ) có sản xuất loại thuốc nhuộm axit phức dưới tên thương mại Lanaset, đây là một loại pha trộn giữa phức kim loại 1:2 và axit thường nhằm đạt độ bền màu tương đối cao lại có được gam màu tương đối sáng để dung hòa các đặc tính riêng biệt của 2 19