Nghiên cứu công nghệ nhuộm vải cotton bằng dung dịch chất màu tách nhiệt từ lá xà cừ và đánh giá hiệu quả của công nghệ này

HVTH: Võ Thị Lan Hương 6 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Vải cotton được nhuộm bằng một số loại thực vật ở Việt Nam Bảng 1.2: Một số ứng dụng của cây xà

Trang 1

QUẢ CỦA CÔNG NGHỆ NÀY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2010

Trang 2

HVTH: Võ Thị Lan Hương 1 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 4

LỜI CAM ĐOAN 5

DANH MỤC BẢNG BIỂU 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ, BIỂU ĐỒ 8

LỜI NÓI ĐẦU 11

Chương I: TỔNG QUAN 13

1.1 Tổng quan về chất màu tự nhiên 13

1.1.1 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực dệt may trên thế giới 13

1.1.2 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực dệt may ở Việt Nam 15

1.1.3 Giá trị của công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên 22

1.2 Vải cotton 29

1.2.1 Các loại vải cotton và ứng dụng của chúng 29

1.2.2 Thuốc nhuộm sử dụng cho vải cotton 29

1.3 Lá xà cừ 31

1.3.1 Giới thiệu chung về cây xà cừ 31

1.3.2 Thành phần các chất có trong lá xà cừ 32

Chương II: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 38

2.1 Đối tượng nghiên cứu 38

2.1.1 Lá xà cừ 38

2.1.2 Vải cotton 38

2.1.3 Hóa chất sử dụng 39

2.1.4 Thiết bị sử dụng 40

2.2 Phương pháp nghiên cứu 41

2.2.1 Phương pháp hóa lý 41

2.2.2 Phương pháp phân tích đánh giá 44

2.2.3 Phương pháp thống kê thực nghiệm 47

2.3 Nội dung nghiên cứu 47

2.3.1 Khảo sát số lượng cây xà cừ trong phạm vi nội thành thành phố Hà Nội 47

Trang 3

2.3.2 Phương pháp tách chiết dung dịch và phân tích các chất có trong thành phần

dung dịch 49

2.3.3 Thiết lập quy trình công nghệ nhuộm vải cotton 50

2.3.4 Nhuộm màu tương đương bằng thuốc nhuộm tổng hợp 54

2.3.5 Tính toán và so sánh hiệu quả kinh tế khi nhuộm bằng chất màu tự nhiên và nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp 56

2.3.6 Chế biến phân hữu cơ vi sinh từ bã lá xà cừ 65

Chương III: KẾT QỦA NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 67

3.1 Trữ lượng lá xà cừ thải bỏ và khả năng thay thế thuốc nhuộm tổng hợp 67

3.2 Phương pháp tách chiết dung dịch và phân tích thành phần các chất có trong dung dịch tách chiết 68

3.2.1 Kết quả tách chiết dung dịch 68

3.2.2 Kết quả phân tích thành phần các chất có trong dung dịch tách chiết 70

3.3 Quy trình công nghệ nhuộm vải cotton bằng phương pháp tận trích 71

3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng lên màu 72

3.3.2 Ảnh hưởng của môi trường nhuộm đến khả năng lên màu 74

3.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm đến khả năng lên màu 76

3.3.4 Ảnh hưởng của thời gian nhuộm đến khả năng lên màu 78

3.4 Quy trình công nghệ nhuộm vải cotton bằng phương pháp ngấm ép 80

3.4.1 Ảnh hưởng của mức ép đến khả năng lên màu 80

3.4.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến khả năng lên màu 83

3.4.3 Ảnh hưởng của môi trường nhuộm đến khả năng lên màu 85

3.4.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ ngấm ép đến khả năng lên màu 87

3.5 Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu bền màu của mẫu sau nhuộm 89

3.5.1 Độ bền màu giặt 89

3.5.2 Độ bền màu ánh sáng 90

3.6 Đánh giá hiệu quả của công nghệ nhuộm vải cotton bằng dung dịch chất màu tách chiết từ lá xà cừ 90

3.6.1 Đánh giá hiệu quả về môi trường 90

3.6.2 Đánh giá hiệu quả kinh tế 92

KẾT LUẬN 93

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh, người đã nhiệt tình động

viên khích lệ, dành nhiều thời gian trao đổi góp ý, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong trong khoa Công nghệ Dệt may và Thời trang đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Em xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ phòng thí nghiệm của Viện nghiên cứu Hóa Hóa dệt –Đại học Innsbruck , Cộng hòa Áo đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu

lý-Em xin trân trọng cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học; Phòng Thí nghiệm Hóa Dệt; Phòng Thí nghiệm Phân tích Sắc ký, Đại học Bách Khoa Hà Nội; Công ty Dệt nhuộm Trung Thư đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn

Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đến Trường Cao đẳng Công nghiệp - Dệt may Thời trang Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu Trong quá trình thực hiện luận văn em đã không ngừng học hỏi trau dồi kiến thức Tuy nhiên, trong một khoảng thời gian ngắn mà bản thân còn nhiều hạn chế trong quá trình nghiên cứu, em rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo và bạn bè đồng nghiệp

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan toàn bộ kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là do tác giả cùng đồng nghiệp nghiên cứu, do tác giả tự trình bày, không sao chép từ các luận văn khác Tác giả xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về những nội dung, hình ảnh cũng như các kết quả nghiên cứu trong luận văn

Hà Nội, ngày tháng năm 2010

Người thực hiện

Võ Thị Lan Hương

Trang 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Vải cotton được nhuộm bằng một số loại thực vật ở Việt Nam

Bảng 1.2: Một số ứng dụng của cây xà cừ trong lĩnh vực y học

Bảng 2.1: Khảo sát số lượng cây xà cừ trong phạm vi nội thành thành phố Hà Nội

Bảng 2.2: Đơn công nghệ nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính

Bảng 2.3: Bảng đo độ chênh lệch màu giữa hai mẫu nhuộm

Bảng 2.4: Chi phí cho quá trình sản xuất nguồn nguyên liệu thô (VNĐ)

Bảng 2.5 : Tổng chi phi phí để chiết dung dịch chất màu từ 1kg nguyên liệu thô (VNĐ) Bảng 2.6: Bảng thống kê chi phí hóa chất, thuốc nhuộm, chất màu và nước

Bảng 3.1: Kết quả đo màu của mẫu vải nhuộm bằng dung dịch tách chiết trong các môi

trường khác nhau

Bảng 3.2: Thành phần các chất có trong dung dịch chất màu tách chiết từ lá xà cừ

Bảng 3.3: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm tận trích với sự thay đổi của

nồng độ tại một số bước sóng đặc trưng

Bảng 3.4: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm tận trích với sự thay đổi môi

trường nhuộm tại một số bước sóng đặc trưng

Bảng 3.5: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm tận trích với sự thay đổi nhiệt độ

nhuộm tại một số bước sóng đặc trưng

Bảng 3.6: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm tận trích với sự thay đổi thời gian

nhuộm tại một số bước sóng đặc trưng

Bảng 3.7: Công nghệ nhuộm phù hợp đối với phương pháp tận trích

Bảng 3.8: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm với mức ép thay đổi tại một

số bước sóng đặc trưng

Bảng 3.9: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm với sự thay đổi của nồng độ

tại một số bước sóng đặc trưng

Trang 7

Bảng 3.10: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm với sự thay đổi môi trường

nhuộm tại một số bước sóng đặc trưng

Bảng 3.11: Hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu nhuộm với sự thay đổi nhiệt độ ngấm ép

tại một số bước sóng đặc trưng

Bảng 3.12: Công nghệ nhuộm phù hợp đối với phương pháp ngấm ép

Bảng 3.13: Điều kiện công nghệ nhuộm của các mẫu nhuộm kiểm tra độ bền màu

Bảng 3.14: Độ bền màu giặt của các mẫu nhuộm

Bảng 3.15: Độ bền màu ánh sáng của các mẫu nhuộm

Bảng 3.16: Một số chỉ tiêu phân tích phân hữu cơ vi sinh chế biến từ bã lá xà cừ cừ

Trang 8

Hình 1.10: Quá trình chiết xuất và nhuộm bằng chất mà tự nhiên từ thực vật

Hình 1.11: Cây xà cừ mùa thay lá

Hình1.12: Lá xà cừ

Hình 1.13: Công thức cấu tạo của phenol

Hình 1.14: Công thức cấu tạo của saponin

Hình 1.15: Công thức cấu tạo của tanin

Hình 1.16: Công thức cấu tạo của cardiac glycosides

Hình 1.17: Công thức cấu tạo của antraquinon

Hình 2.1: Lá xà cừ đã nghiền và đóng gói tại phòng thí nghiệm

Hình 2.2: Hình mẫu vải thí nghiệm

Hình 2.3 : Máy nhuộm ngấm ép D394A(bên trái) và máy sấy D398 SDL(bên phải) Hình 2.4: Máy nhuộm cốc Ti Color I

Hình 2.5: Không gian màu CIELab

Hình 2.6: Sơ đồ công nghệ nhuộm hoạt tính

Hình 2.7 : Sơ đồ công nghệ nhuộm vải cotton bằng thuốc nhuộm hoạt tính và chất

màu tự nhiên tách chiết từ lá xà cừ

Trang 9

Hình 2.8: Máy nghiền lá

Hình 3.1: Cây xà cừ đang trong mùa thay lá (tại sân trường ĐH Bách Khoa)

Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của môi trường chiết đến khả năng lên màu Hình 3.3: Màng hình thành nổi lên trong dung dịch chất màu từ lá xà cừ

Hình 3.4: Mối quan hệ giữa nồng độ và hệ số hấp thụ của các mẫu nhuộm tại một số

bước sóng đặc trưng Hình 3.5: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ đến hệ số hấp thụ của các mẫu

nhuộm tận trích Hình 3.6: Mối quan hệ giữa môi trường nhuộm và hệ số hấp thụ của các mẫu nhuộm

tại một số bước sóng đặc trưng Hình 3.7: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của môi trường nhuộm đến hệ số hấp thụ của

các mẫu nhuộm tận trích Hình 3.8: Mối quan hệ giữa nhiệt độ nhuộm và hệ số hấp thụ ánh sáng của các mẫu

nhuộm tại một số bước sóng đặc trưng Hình 3.9: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm đến hệ số hấp thụ ánh sáng

của các mẫu nhuộm tận trích Hình 3.10: Mối quan hệ giữa thời gian nhuộm và hệ số hấp thụ của các mẫu nhuộm

tại một số bước sóng đặc trưng Hình 3.11: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của thời gian nhuộm đến hệ số hấp thụ ánh

sáng của các mẫu nhuộm tận trích tại λ=400nm Hình 3.12: Mối quan hệ giữa mức ép và hệ số hấp thụ của các mẫu nhuộm tại một số

bước sóng đặc trưng

Hình 3.13: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của mức ép đến hệ số hấp thụ của các

mẫu nhuộm tại λ=400nm

Hình 3.14: Mối quan hệ giữa nồng độ và hệ số hấp thụ của các mẫu nhuộm tại một

số bước sóng đặc trưng Hình 3.15: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nồng độ đến hệ số hấp thụ của các mẫu

nhuộm tại λ=400nm

Trang 10

Hình 3.16: Mối quan hệ giữa môi trường nhuộm và hệ số hấp thụ của các mẫu

nhuộm tại một số bước sóng đặc trưng Hình 3.17: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của môi trường nhuộm đến hệ số hấp thụ của

các mẫu nhuộm

Hình 3.18: Mối quan hệ giữa nhiệt độ ngấm ép và hệ số hấp thụ của các mẫu

nhuộm tại một số bước sóng đặc trưng Hình 3.19: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ ngấm ép đến hệ số hấp thụ

của các mẫu nhuộm tại bước sóng 400nm

Hình 3.20: Cây ớt được bón phân hữu cơ vi sinh chế biến từ bã lá xà cừ

Trang 11

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của xã hội trên tất cả các lĩnh vực ngành dệt may Việt Nam cũng có những bước phát triển lớn mạnh Sự phát triển của ngành có những đóng góp to lớn đối với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Trong năm 2009 ngành đã vươn lên trở thành ngành kinh tế có kim ngạch xuất khẩu lớn nhất của Việt Nam và đạt 9,07 tỷ USD Tổng kim ngạch xuất khẩu trong 6 tháng đầu năm

2010 của ngành Dệt may Việt Nam đạt 4,85 tỷ USD, tăng 17,2% so với cùng kỳ năm ngoái, vẫn dẫn đầu về tăng trưởng kim ngạch trong các nhóm hàng xuất khẩu Ngành Dệt may thế giới nói chung và Dệt may Việt Nam nói riêng đang trên đà phát triển mạnh theo

xu hướng phát triển bền vững, tạo ra các sản phẩm thân thiện với môi trường Một trong những khâu quan trọng của quá trình tạo ra sản phẩm của ngành Dệt may là công đoạn nhuộm Đây là công đoạn ảnh hưởng rất nhiều đến tính sinh thái và tính bền vững của sản phẩm Hàng năm, ngành công nghiệp dệt may thế giới sử dụng xấp xỉ 1.3 triệu tấn thuốc nhuộm, bột màu pigment, giá trị khoảng 23 tỉ đô la, phần lớn đều là những sản phẩm từ công nghiệp dầu mỏ, một nguồn năng lượng có hạn và đang bị khai thác triệt để Những loại thuốc nhuộm tổng hợp sử dụng ngày nay đã chứng tỏ sự sáng tạo và đổi mới của ngành hóa dệt đáp ứng những yêu cầu như dễ dàng sản xuất ở quy mô lớn, khả năng lặp lại màu cao, đáp ứng yêu cầu về màu sắc và chất lượng sản phẩm của khách hàng[9] Tuy nhiên thuốc nhuộm tổng hợp có một số hạn chế chủ yếu sau: Quá trình sản xuất thuốc nhuộm tổng hợp không thân thiện với môi trường (để sản xuất ra thuốc nhuộm cần sử dụng nhiều hóa chất nguy hiểm như axít mạnh, bazơ mạnh, dung môi, nhiệt độ cao và hàm lượng kim loại nặng cao); Trong quá trình sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp có thể gây

ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe con người; Thuốc nhuộm tổng hợp chủ yếu được sản xuất từ dầu mỏ - một nguồn tài nguyên khó tái sinh,… Chính vì vậy mà ngày nay nhiều nước trên thế giới có xu hướng quay trở lại sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải Ở nước ta, trước đây bà con dân tộc tại các vùng núi và bà con ở một số tỉnh

Trang 12

miền Tây Nam Bộ cũng sử dụng một số loại thực vật để nhuộm vải Quá trình sản xuất của bà con được tiến hành bằng phương thức thủ công nhỏ lẻ, quy trình phức tạp, dẫn đến năng suất không cao, chất lượng sản phẩm không ổn định, khả năng tái lập màu khó Ở trong nước có một số công trình nghiên cứu về chất màu tự nhiên như:

- Nghiên cứu sử dụng chất màu tự nhiên và công nghệ hoàn tất sản phẩm dệt nhuộm truyền thống ở Việt Nam[4]

- Nghiên cứu công nghệ nhuộm vải bằng lá chè xanh theo phương pháp ngấm ép[6]

Nhìn chung, các công trình trên nghiên cứu công nghệ nhuộm vải cotton, tơ tằm bằng dung dịch tách chiết từ lá chè, bàng, lương nho,… Chưa có công trình nào nghiên cứu quy trình công nghệ và đánh giá hiệu quả của công nghệ nhuộm vải cotton bằng dung dịch chất màu tách chiết từ lá xà cừ để đưa vào sản xuất công nghiệp

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ nhuộm vải cotton bằng dung dịch chất màu tách

chiết từ lá xà cừ và đánh giá hiệu quả của công nghệ này” nhằm tìm ra công nghệ

nhuộm phù hợp và đánh giá hiệu quả của công nghệ này để có thể áp dụng vào sản xuất công nghiệp quy mô nhỏ

Trang 13

Chương I: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về chất màu tự nhiên

Màu sắc là cuộc sống, cuộc sống của chúng ta rực rỡ bởi muôn vàn màu sắc Đó là màu của hoa lá, cỏ cây, màu của các loài động vật, màu của đất đá, Màu sắc là một sản vật kỳ diệu mà thiên nhiên ban tặng cho chúng ta Từ xa xưa khi nền khoa học kỹ thuật chưa phát triển, con người đã biết sử dụng các chất màu tự nhiên để nhuộm màu cho vải vóc, đồ dùng, đồ trang trí, hình xăm trên cơ thể, Các chất màu tự nhiên này được lấy từ các nguồn chính như sau:

• Chất màu tự nhiên có nguồn gốc thực vật (plants) như thân, hoa, lá cành, vỏ, củ, quả của các loại cây trong tự nhiên như cây thiên thảo, cây chàm, ốc chó, lá bàng, lá chè, lá tre, lá xà cừ, củ nâu, quả mặc nưa, vỏ xà cừ,

• Chất màu tự nhiên có nguồn gốc động vật (animals): các loại côn trùng, động vật thân mềm như con rệp son, ốc gai, cánh kiến,

• Chất màu tự nhiên có nguồn gốc khoáng vật được lấy từ các loại đất, oxit kim loại Trên thế giới, chất màu tự nhiên được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như hội họa, trang trí nội thất, thủ công mỹ nghệ, tạo màu thực phẩm, và đặc biệt là sử dụng để nhuộm màu cho các sản phẩm dệt may

1.1.1 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực dệt may trên thế giới

Việc sử dụng chất màu tự nhiên đã tồn tại từ lâu đời ở Trung Quốc, Ấn Độ, Ai Cập

và phát triển ở nhiều nước khác trên thế giới Theo một số nghiên cứu [9] cho thấy chất màu tự nhiên được sử dụng sớm nhất ở Trung Quốc vào năm 2600 trước công nguyên Từ thời Ai Cập cổ đại khoảng năm 3200 trước công nguyên, người ta đã sử dụng vải nhuộm màu tự nhiên Màu đỏ của lá móng (henna) được người Trung Quốc sử dụng năm 2500 trước công nguyên Người nguyên thủy đã từng dùng hạt cà phê nghiền để tạo ra màu bùn cho hình vẽ trang trí và sử dụng chất màu tự nhiên từ thực vật để tạo màu da thú và da của chính họ trong các lễ hội Ấn Độ được coi là trung tâm cổ nhất trong ngành thủ công

Trang 14

nghiệp nhuộm màu chàm của thế giới Từ các loài sinh vật trong tự nhiên chúng ta có thể chiết xuất được rất nhiều chất màu khác nhau, chẳng hạn như:

Màu xanh lam, xanh da trời được chiết xuất từ cây chàm, cây tùng bách, phổ biến ở

Ai Cập, Ấn Độ

Màu đỏ, đỏ tía lấy từ cánh kiến (lac), xác khô của con rệp son (cochineal), rễ cây thiên thảo (madder), xác khô sâu Kemet, xác khô của ốc gai (murex) sử dụng phổ biến ở vùng Ailen, châu Âu,

Màu vàng được chiết xuất từ rễ cây đại hoàng, củ nghệ, thường được sử dụng ở Ấn

Độ, Áo…

Màu hồng nhạt, nâu, đen được chiết xuất từ vỏ cây óc chó (walnut)

Màu đen là hỗn hợp của hai hay nhiều thuốc nhuộm thành phần, đặc biệt là khi tạo phức với ion kim loại Ở Đông Nam Á, người ta dùng quả mặc nưa nhuộm được vải màu đen óng, bóng đẹp

Hiện nay, chất màu tự nhiên được sử dụng ở rất nhiều nước trên thế giới như ở Ai Cập, Ấn Độ, Nhật Bản, nhưng chỉ sử dụng ở quy mô thủ công, nhuộm màu cho các trang phục truyền thống, đồ thủ công mỹ nghệ,

Trong những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm môi trường sinh thái đang là vấn đề nóng bỏng trên toàn thế giới đặc biệt là vấn đề ô nhiễm gây ra bởi chất thải nhuộm từ các nhà máy nhuộm màu tổng hợp Chính vì vậy mà có rất nhiều công trình nghiên cứu, dự án nghiên cứu về ứng dụng của chất màu tự nhiên để nhuộm thực phẩm, đồ trang trí nội thất, đặc biệt là nhuộm cho các sản phẩm dệt may chẳng hạn như: Dự án “Value Chain

in Natural Dye” do Dr P Raghava Reddy đứng đầu, dự án kéo dài trong vòng 4 năm (bắt đầu từ 01.06.08) với kinh phí là Rs.345.95lakhs ( tương đương 15 232 593 735.08 VND),

dự án “Standardization of Application of Natural Dyes on Jute Based Textiles for Friendly Jute Decorative and Diversified Products” kéo dài trong vòng 3 năm với kinh phí là Rs.40.00 lakhs Ở nước Áo có dự án “Trademark color and cloth” do ông Christian Pladerer đứng đầu, nhóm dự án gồm có 3 người cùng 10 công ty thuộc các lĩnh vực liên quan tham gia Ngoài ra còn nhiều hội thảo, báo cáo đề cập đến việc sử dụng chất màu tự

Trang 15

Eco-HVTH: Võ Thị Lan Hương 15 Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may

nhiên thay thế cho thuốc nhuộm tổng hợp Ở Việt Nam, chất màu tự nhiên cũng được sử dụng từ rất lâu và đến nay vẫn còn đang sử dụng ở một số nơi để nhuộm đồ thổ cẩm, trang trí nội thất,…

1.1.2 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trong lĩnh vực dệt may ở Việt Nam

Nghề nhuộm đã có từ lâu đời ở nước ta, ở Thăng Long xưa có phố Thợ Nhuộm là phố nhuộm thâm của các làng Liêu Xá, Liêu Xuyên (Hưng Yên), Vân Canh (Hà Tây), Hàng Đào mới chính là nơi nhuộm cao cấp, nhuộm được nhiều màu sắc, được lịch sử ghi nhận từ thế kỷ XV Vào cuối thế kỷ XVII, người làng Đan Loan (một làng nổi tiếng ở Hải Dương) đã lập được đình ở Hàng Đào, lập được chợ riêng ở phố Hàng Đào Phố Hàng Đào trở thành phố riêng của dân làng Đan Loan và họ giàu lên nhanh chóng Đan Loan được nhiều người biết đến nhất bởi nơi đây có nghề nhuộm nổi tiếng, từ xưa nghề này đã mang lại cơm no, áo ấm cho dân làng[15]

Ở vùng núi phía Bắc, người dân tộc đã biết sử dụng chất màu tự nhiên trong dệt nhuộm Người dân tộc Tày, Nùng ở tỉnh Lạng Sơn dùng lá chàm để nhuộm màu xanh nhạt, xanh đen Tại Sơn La, Hòa Bình, người dân tộc Thái đã dùng các loại vỏ cây, hoa vàng, lá xanh, cánh kiến để nhuộm màu cho các sản phẩm của mình như chiếc khăn Piêu

và các sản phẩm thủ công khác Đến thế kỷ XIX nhuộm vải bằng thuốc nhuộm tự nhiên vẫn được sử dụng với những kinh nghiệm lâu đời của mỗi dân tộc, họ có những bí quyết riêng để sản xuất ra những sản phẩm thủ công cổ truyền đặc trưng cho mỗi dân tộc Những loại chất màu tự nhiên đã được biết đến rất phong phú và đầy đủ các gam màu cơ bản Một số loại nguyên liệu được nhân dân ta sử dụng để nhuộm vải như:

a Quả mặc nưa (tên khoa học là Diospiros L mollis Grif) thuộc họ Ebenaceae

Trang 16

Hình 1.1: Quả mặc nưa

Mặc nưa là loại cây gỗ cao từ 10 đến 20m có cành, lá đơn mọc so le, phiến lá bầu dục dài 5,5cm đến 13cm, rộng 2,5 cm đến 7 cm Cây ra hoa màu vàng, quả hình cầu khi non có màu xanh bóng, sau ngả sang màu vàng, khi già chuyển sang màu đen Cây Mặc nưa được trồng nhiều ở Lào, Campuchia, Thái Lan, Ở Việt Nam được trồng nhiều ở miền Tây Nam Bộ Người ta sử dụng quả mặc nưa để nhuộm vải lụa đen rất đẹp có thương hiệu là Lãnh Mỹ A

b Lá chè (tên khoa học là Camellia sinsensis L Kuntze)

Ở nước ta loại chè được sử dụng làm trà uống được, trồng ở nhiều nơi Cây thường được cắt tỉa để phân thành nhiều cành và nhánh cho nhiều búp, lá Lá chè hình trái xoan, nhọn ở đầu và gốc, phiến lá dày, mép có hình răng cưa men theo cuống Lá chè già được loại bỏ ngay sau khi thu hoạch được sử dụng để nhuộm vải cho màu nâu nhạt nếu cầm màu bằng một số loại muối cho màu vàng lục, nâu vàng, nâu xanh đến màu đen

Trang 17

Hình 1.2: Lá chè xanh

c Hạt Lương nho (tên khoa học là Bixa orellana L)

Cây Lương Nho (cây điều màu) là cây mọc ở dạng bụi, cao khoảng 5-10m Cây có hoa màu trắng, có loại màu hồng, vàng, quả nhỏ có gai tua ra, khi chín có màu đỏ rực Mỗi quả có khoảng 30 đến 50 hạt, hạt có màu đỏ

Hạt lương nho đã từ lâu được biết đến là màu nhuộm cho thực phẩm Gần đây, ở nước ta có một số nghiên cứu ứng dụng hạt lương nho nhuộm màu cho các sản phẩm dệt may cho các gam màu cam từ đậm tới nhạt rất đẹp

Hình 1.3: Quả và hạt lương nho

d Củ nâu (tên khoa học là Dioscorea Cirhosa Lour) thuộc họ Dioscoreaceae

Củ nâu được nhân dân ta biết đến từ lâu đời, củ có màu nâu xám, thịt củ màu nâu đỏ Cây thường mọc hoang ở các vùng rừng núi hoặc được trồng ở nông thôn Lá cây thường

Trang 18

được dùng để thuộc da, nhuộm lưới Đặc biệt, từ xa xưa nhân dân ta đã dùng củ nâu để nhuộm vải cho màu nâu nhạt đến màu nâu sẫm và khi nhúng bùn đen sẽ cho màu đen rất bền Củ nâu có thể nhuộm cho vải bông, tơ tằm

Hình1.4: Củ nâu

e Cây chàm nhuộm ( tên khoa học là Indigofera tinctoria L)

Cây được trồng thành bụi cao khoảng trên dưới 1m, có nhánh thẳng dài, lá hình trứng ngược mọc so le kép dài 1.5cm đến 2cm, rộng 0,6cm đến 1,5cm, thon hẹp ở cuống Cây

có hoa quanh năm mọc thành từng chùm ở kẽ lá, cánh hoa hình bướm màu đỏ vàng, quả dài có chứa hạt Cây được trồng ở một số vùng đồi núi ở Việt Nam Cành lá của cây chàm tươi được ngắt về ngâm vào nước sạch sau vài ngày được dung dịch chất màu để nhuộm vải Nếu không nhuộm ngay có thể chế biến thành bột chàm, đóng bánh, phơi khô và cất giữ trong bóng râm Lá chàm dùng để nhuộm vải cho màu xanh tím bền và đẹp

Hình 1.5: Cây chàm

1 Indigofera tinctoria L(chàm lá nhỏ); 2 Strobilanthes cusia (chàm mèo)

Trang 19

f Cây bàng (tên khoa học là Terminalia catappa L)

Bàng là cây thân gỗ cao 10m đến 25m, cành mọc vòng, lá đơn mọc so le, phiến lá hình trái xoan ngược dài 20 cm đến 30 cm

Lá bàng rụng nhiều vào mùa đông nhưng mọc lại rất nhanh vào mùa xuân Vào mùa

lá rụng có thể thu lượm lá khô, lá vàng, lá xanh để nhuộm màu cho vải nhằm tạo ra những sản phẩm may mặc có giá trị sinh thái cao, màu sắc đẹp, độ bền màu cao Một số nghiên cứu ứng dụng màu chiết xuất từ lá bàng nhuộm cho vải tơ tằm, bông cho màu cỏ úa, vàng nhạt, vàng nâu

Hình 1.6: Lá bàng

g Cây xoài (Tên khoa học Mangifera)

Xoài là cây thân gỗ cao, lá đơn hình dải thuôn mọc so le, có cuống, hoa mọc thành cụm ở ngọn hay ở bên Đây là cây ăn quả vùng nhiệt đới có nguồn gốc ở Đông Nam Á Quả hình tròn, bầu dục, hay trái xoan tùy theo từng loại Ở Việt Nam, xoài được trồng nhiều ở Sơn La, Bến Tre, Tiền Giang, Vĩnh Long, Đồng Nai, Tây Ninh, Bình Thuận,… Xoài được trồng chủ yếu để lấy quả ăn, cây cho gỗ, lá xoài dùng để nấu nước chữa một số bệnh và để nhuộm vải tự nhiên cho màu nâu nhạt Vỏ cây nhuộm vải bông, tơ tằm cho màu vàng tươi

Trang 20

Hình1 7: Lá xoài xanh

h Lá trầu không (Tên khoa học Piper betle L):

Trầu không là một loài cây gia vị hay cây thuốc, lá của nó có các tính chất dược học Đây là loài cây thường xanh, loại dây leo và sống lâu năm, với các lá hình trái tim có mặt bóng và các hoa đuôi sóc màu trắng, có thể cao tới 1 mét Loài này có nguồn gốc ở vùng Đông Nam Á và được trồng ở Ấn Độ, Indonesia, Sri Lanka, Việt Nam, Malaysia Ở Việt Nam có hai loại trầu chính: trầu mỡ và trầu quế Lá trầu mỡ to bản, dễ trồng Trầu quế có

vị cay, nhỏ lá, được ưa chuộng hơn trong tục ăn trầu Ngoài việc sử dụng để ăn thì còn dùng để nhuộm vải bông, tơ tằm cho màu nâu trầm rất bền màu

Trang 21

Hình 1.8: Lá trầu không

i Cây xà cừ (Tên khoa học là Khaya Senegalensis)

Là cây thân gỗ, có nguồn gốc từ châu Phi Ở Việt Nam, xà cừ được trồng ở nhiều nơi để lấy gỗ, trồng ven đường để lấy bóng mát Hằng năm, người ta thường chặt tỉa cành cây để đảm bảo an toàn trong mùa gió bão Những lá, vỏ cành này được sử dụng để nhuộm vải tơ tằm cho màu tím hồng rất đẹp

Hình 1 9: Lá xà cừ tuơi và khô

Ngoài ra, ở nước ta còn sử dụng rất nhiều loại lá cây khác để nhuộm màu cho vải như lá ngải cứu, lá hồng xiêm, lá tre, lá thiên lý, lá xà cừ, lá găng, lá bạch đàn, lá chè, vỏ cây xà cừ để nhuộm vải sợi bông, lanh và vải tơ tằm Nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên mang lại giá trị lớn về mặt kinh tế, xã hội, sinh thái môi trường

Trang 22

1.1.3 Giá trị của công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên

Từ xa xưa con người đã biết dùng các chất màu tự nhiên để nhuộm cho các sản phẩm may mặc tạo ra các sản phẩm với nhiều màu sắc Cho đến năm 1856 nhà khoa học William Henry Perkin (1838-1907) khám phá ra thuốc nhuộm tổng hợp đầu tiên và sau đó nhiều loại thuốc nhuộm tổng hợp khác được tìm ra với những tính năng ưu việt về kinh tế, khả năng công nghệ đáp ứng sản xuất công nghiệp hơn hẳn thuốc nhuộm tự nhiên thì thuốc nhuộm tự nhiên không còn phổ biến nữa Thuốc nhuộm tổng hợp nhanh chóng chiếm vị trí quan trọng trong toàn xã hội, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng Ngành công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm tổng hợp đã phát triển như vũ bão Tuy nhiên, trong những năm gần đây vấn đề về môi trường, sinh thái toàn cầu được đặc biệt quan tâm Chẳng hạn như môi trường bị ô nhiễm bởi việc tổng hợp thuốc nhuộm, nước thải nhuộm, sinh thái sản phẩm dệt may, Đây là vấn đề nóng bỏng, nhức nhối cần phải được quan tâm giải quyết kịp thời Chính vì vậy mà xu hướng quay trở lại sử dụng các chất màu tự nhiên cho ngành dệt may đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm Ở Nhật Bản, thời trang sinh thái (Eco-fashion) không chỉ là một khái niệm được nhiều người biết đến mà hiện nay nó còn cung cấp một công cụ kinh tế hữu hiệu cho các hãng dệt may Nhật Bản Vì vậy, những công ty dệt may Nhật Bản đã tồn tại và cạnh tranh được trên thị trường nhờ phát hiện ra những sản phẩm mới này Còn lại hầu như các hãng sản xuất hàng dệt may giá rẻ của Nhật đã phải đóng cửa do không thể cạnh tranh với Trung Quốc Giới nghiên cứu cho rằng thị trường dệt may thân thiện với môi trường đang nổi lên như một lĩnh vực mới để các công ty Nhật Bản đón đầu và phát triển Fujitex, công ty hiện đã

có uy tín trên thị trường cao cấp cũng thiết lập một danh mục các sản phẩm sợi cashmere được nhuộm bằng loại thuốc nhuộm chiết xuất từ thực vật như cây lựu, cây keo và cây đinh hương Đại diện công ty cho biết họ đang nỗ lực để triển khai sử dụng các loại chất màu tự nhiên thay cho thuốc nhuộm tổng hợp dựa trên cơ sở xem xét các vấn đề môi trường, đây là một vấn đề nóng bỏng hiện nay đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm[14]

Trang 23

Nhiều cuộc hội thảo trên thế giới bàn về việc sử dụng trở lại chất màu tự nhiên chẳng hạn như UNESCO tổ chức hội thảo tại Hyderabad từ ngày 5 đến ngày 12 tháng 11 năm

2006 với sự có mặt của 600 nhà khoa học đến từ 57 quốc gia trên thế giới để tìm phương

án quay trở lại với màu tự nhiên Hội thảo nói về nhuộm màu tự nhiên tổ chức vào ngày

từ ngày 8 đến 16 tháng 3 năm 2008 tại Mayan, Mexico,

Từ đó, chúng ta thấy công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên mang một ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế xã hội và môi trường sinh thái được thể hiện thông qua:

a Sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tái sinh:

Nguồn nguyên liệu để nhuộm màu tự nhiên từ thực vật được lấy từ sản phẩm trực tiếp của nông nghiệp hoặc tận dụng nguồn phế thải từ các ngành như vỏ cây từ ngành công nghiệp gỗ, bã thải từ ngành chế biến thức ăn [10], từ lá chè già bị thải bỏ từ các nông trường chè, lá bàng, lá xà cừ, bạch đàn, rụng thu gom dọc đường phố, công viên, Đây là nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú, đa dạng, dễ tái sinh Đa số các loại thực vật dùng để nhuộm là loại cây dễ trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, có thể được trồng để che bóng mát, lấy gỗ, lá trên cây hoặc lá rụng xuống thường bỏ đi nhưng nếu công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên từ thực vật được thực hiện trên quy mô sản xuất công nghiệp thì sẽ tận dụng được nguồn nguyên liệu vô giá này Hơn nữa, khi công nghệ này được chuyển giao cho nông dân thực hiện sẽ tạo công ăn việc làm, góp phần xóa đói, giảm nghèo cho người nông dân

b Quy trình công nghệ đơn giản, ít sử dụng hóa chất:

Thuốc nhuộm tổng hợp cho chúng ta màu đơn sắc, còn muốn tạo ra một màu hòa sắc như màu sẵn có trong tự nhiên thì chúng ta phải phối từ rất nhiều màu đơn sắc với nhau

Vì vậy sẽ rất mất thời gian, công sức, nguyên vật liệu để thực hiện nhưng cũng khó tạo nên được màu giống màu tự nhiên Hơn nữa, thuốc nhuộm tổng hợp có nguồn gốc chủ yếu từ nguồn dầu mỏ - là nguồn tài nguyên khó tái sinh, nó là hỗn hợp của của các hợp chất hữu cơ trong đó có một số chất chứa nhóm azo gây ung thư, dị ứng da, quá trình sản xuất thuốc nhuộm tổng hợp thì phải sử dụng nhiều nhiều hóa chất độc hại như axit, kiềm mạnh, dung môi, muối kim loại nặng, nhiệt độ cao Nước thải của thuốc nhuộm tổng hợp

Trang 24

khi thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường Quá trình nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp tốn nhiều chi phí cho năng lượng và sinh ra nhiều khí thải có thể gây ra hiệu ứng nhà kính

Màu tự nhiên là sự tổng hòa của nhiều màu cộng lại cùng với một số tạp chất sẵn có trong nguồn nguyên liệu dùng để chiết xuất chất màu nên có thể tạo nên những gam màu trầm tự nhiên mà thuốc nhuộm tổng hợp không thể có được Hơn nữa, cùng một dung dịch màu nhưng phương pháp nhuộm, cầm màu khác nhau có thể tạo ra nhiều nhiều màu sắc khác nhau chứ không phức tạp, tốn kém như việc pha phối tạo màu mới đối với màu tổng hợp

Quy trình chiết và nhuộm từ nguồn nguyên liệu thực vật như sau:

Hình 1.10: Quá trình chiết xuất và nhuộm bằng chất mà tự nhiên từ thực vật

Nguồn nguyên liệu thực vật

Dễ thu hoạch và lưu trữ dễ dàng

Dung dịch chất màu dùng để nhuộm

Tách chiết bằng nước nóng (100 o C)

Không sử dụng hóa chất hoặc dung môi hữu cơ

Bã thải chế biến thành phân hữu cơ vi sinh

Trang 25

- Quá trình nhuộm bằng chất màu tự nhiên ít sử dụng các hóa chất phụ trợ nên nước

thải nhuộm có ít chất độc hại, dễ phân hũy sinh học[4]

- Đa số chất màu tự nhiên không có độc tố nên không gây độc hại trong qúa trình sản

xuất, sử dụng sản phẩm cũng như không gây ô nhiễm môi trường sống

c Tận dụng bã thải sau khi tách chiết chất màu:

Bã thải sau quá trình chiết xuất dung dịch màu có thể sử dụng để tạo ra phân hữu

cơ vi sinh bởi vì có những đặc điểm như sau: chúng đã ở dạng mềm, dễ phân hũy và có

kích thước phù hợp do chiết ở nhiệt độ 100oC với thời gian tương đối dài và nguồn

nguyên liệu đã được nghiền nhỏ trước khi chiết Các thành phần như cellulose, khoáng,

đạm, đã ở dạng dễ hòa tan hơn nhiều do đó rất thuận tiện để chế biến thành phân hữu cơ

vi sinh Để chế biến phân hữu cơ vi sinh người ta có thể sử dụng các phương pháp khác

nhau như sau[14]:

• Phương pháp ủ yếm khí: Thực chất của quá trình ủ yếm khí là sự phân giải phức

tạp gluxit, lipit, và protein với sự tham gia của vi sinh vật kỵ khí Đây là phương pháp ủ

tự nhiên có lịch sử khá lâu đời thích hợp cho quy mô hộ gia đình, trang trại hoặc một khu

dân cư Nguyên lý ủ rác ở chế độ yếm khí là sử dụng chủ yếu các vi sinh vật có sẵn trong

tự nhiên, sử dụng O2 tối thiểu trong quá trình phân hủy

Quá trình phân huỷ bằng phương pháp yếm khí có thể được mô tả bằng phương trình sau

đây:

Chất hữu cơ + H2O + Chất dinh dưỡng ÆTế bào mới + Chất hữu cơ trơ + + CO2 + CH4 + NH3 + H2S + Nhiệt [ ]

Ưu điểm của phương pháp:

Phương pháp ủ kỵ khí rất đơn giản, ở nông thôn nước ta thường ủ phân chuồng có trộn

thêm rơm rạ là dựa theo nguyên lý của phương pháp này

Ngày nay có thể áp dụng vào xử lý rác thải sinh hoạt ở đô thị hoặc trang trại với quy

mô nhỏ

Nhược điểm của phương pháp này là:

- Xảy ra quá trình phân huỷ yếm khí và phát sinh mùi

Trang 26

- Thời gian ủ lâu, tốn diện tích

- Khó triển khai mở rộng cho xử lý khối lượng lớn rác thải

- Sản phẩm thu được là mùn, ngoài ra trong quá trình còn sinh khí CH4, H2S và các khí khác làm ô nhiễm môi trường

- Mùn rác thu được có chất lượng không cao

Cho nên ở Việt Nam hiện nay hầu hết sử dụng phương pháp ủ hiếu khí để sản xuất phân vi sinh

• Phương pháp ủ hiếu khí:Thực chất của phương pháp ủ rác ở chế độ hiếu khí là ủ

có oxy Các chất hữu cơ trong rác là xenlulo, hemixenlulo, pectin, tinh bột, protein, chất béo trong quá trình ủ đều bị vi sinh vật phân hủy Các vi sinh vật ở đây có thể là các vi sinh vật hô hấp hiếu khí hay tuỳ tiện Phương pháp này thường áp dụng ở nhiều quy mô khác nhau

Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng các vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên và

bổ sung thêm một số chế phẩm vi sinh vật phân giải xenluloza, protein, lignin,…, điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm (40 – 60%),oxy, độ thoáng khí, pH, và các chất dinh dưỡng có lợi nhất nhằm kích thích sự phát triển của hệ vi sinh vật có trong bể ủ phân hủy các chất hữu

cơ tạo thành mùn

Quá trình phân huỷ hiếu khí gồm 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Giai đoạn Mesophili – đây là giai đoạn phát triển mạnh của các vi khuẩn và nấm ưa ấm, phát triển tốt trong khoảng nhiệt độ 25 – 450C và chi phối trong suốt quá trình

ủ Các tổ chức vi sinh vật này sử dụng oxy để vận chuyển cacbon trong nguyên liệu tạo ra năng lượng cho hoạt động của chúng, đồng thời tạo ra CO2, nước và nhiệt

- Giai đoạn 2: Giai đoạn Thermophilic, các vi sinh vật ưa ấm suy giảm, thay vào đó các vi khuẩn ưa nóng hoạt động Chúng phát triển tốt nhất trong khoảng nhiệt độ 50 – 700C Nhiệt độ đống ủ tăng và duy trì trong một thời gian đủ để tiêu diệt mầm bệnh và hạt cỏ dại Giai đoạn này kết thúc khi nguồn dinh dưỡng cạn kiệt Trong một vài vị trí của đống

ủ, nhiệt độ có thể lên tới 70 – 80 0C Giai đoạn này chiếm ưu thế là xạ khuẩn và nấm

Trang 27

- Giai đoạn 3: là giai đoạn ổn định với sự tái trở lại của các vi sinh vật ưa ấm (Mesophilic), nhiệt độ đống ủ giảm đều, nhiệt sản sinh ra cân bằng với lượng nhiệt mất đi

- Giai đoạn 4: là giai đoạn chín của phân Nhiệt độ giảm, các vi sinh vật ưa ấm tiếp tục hoạt động phân giải các hợp chất hữu cơ cho đến khi nguồn dinh dưỡng cạn kiệt

Ưu điểm của phương pháp này:

- Kiểm soát và xử lý được mùi

- Tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh tốt, giảm mùi hôi và mầm bệnh

- Thời gian ủ ngắn

- Có thể vận hành ngoài trời hoặc che phủ

- Tạo sản phẩm có chất lượng đồng đều

- Nhiệt độ cao giết chết mầm bệnh và hạt giống cỏ dại

Nhược điểm của phương pháp này:

- Cần năng lượng nhiều

- Vật liệu phải được xáo trộn và có kích thước phù hợp (25 – 100 mm)

- Có thể ảnh hưởng do thời tiết thay đổi (mưa, tuyết, hạn hán, nhiệt độ thấp)

- Vốn đầu tư cao, yêu cầu công nghệ cao như hệ thống xáo trộn tự động, hệ thống phân phối khí và hệ thống kiểm tra

- Cần quản lý chặt chẽ

* Giá trị của phân hữu cơ vi sinh[13,18]:

- Giá trị môi trường: Sử dụng phân hữu cơ sinh học chế biến từ bã thải thực vật có

thể bón cho lúa, ngô, cà phê, hồ tiêu,… có những ích lợi về môi trường sau đây:

• Không gây ô nhiễm môi trường sinh thái, không ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, cây trồng, vật nuôi

• Cải thiện kết cấu, độ xốp và độ phì nhiêu của môi trường đất

• Cân bằng hệ vi sinh vật trong môi trường đất

• Có tác dụng phân huỷ, chuyển hoá các chất hữu cơ khác trong đất để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

Trang 28

• Có tác dụng nâng cao được hệ số sử dụng phân khoáng bón cho cây trồng, dẫn đến giảm thiểu lượng phân hoá học rữa trôi xuống tầng nước ngầm hay thăng

hoa vào môi trường không khí gây ô nhiễm môi trường

- Giá trị kinh tế: Để sản xuất được phân hữu cơ vi sinh chỉ cần bỏ ra công lao động, bã

thải và chi phí để mua men sinh học, phân chuồng (nếu gia đình không có), phân urê, và đường ăn thì có thể sản xuất ra hữu cơ vi sinh có chất lượng tốt nhưng giá thành chỉ bằng 30% so với giá phân cùng loại bán trên thị trường Do đó, có thể tiết kiệm được một lượng kinh phí đáng kể Mặt khác, bón phân hữu cơ vi sinh này cho cây trồng góp phần ổn định năng suất, giảm được lượng phân khoáng là hướng đi đầy tiềm năng để tiết

kiệm chi phí sản xuất

d Giá trị sinh thái của sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên

Hiện nay hầu hết các nước trên thế giới cũng như Việt Nam, yêu cầu của người tiêu dùng về sản phẩm dệt may ngày càng cao, trong đó ngoài tiêu chí bền đẹp, hợp thời trang còn đòi hỏi phải đảm bảo tính vệ sinh an toàn và thân thiện với môi trường Một trong những xu hướng phát triển của hàng dệt may nhằm cạnh tranh được trên thị trường thế giới là sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải Các loại sản phẩm được nhuộm từ màu

tự nhiên không những có màu sắc đẹp mà còn có giá trị sinh thái sử dụng cao như không gây dị ứng da, không chứa các nhóm azo độc gây ung thư, không có hàm lượng formaldehyt trên sản phẩm như khi nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp và xử lý hoàn tất,

đa số bền màu với ánh sáng, bền màu giặt Ngoài ra một số loại sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên còn có khả năng chống nhàu, tăng trọng, có khả năng chữa bệnh v.v Hơn nữa, quá trình nhuộm bằng chất màu tự nhiên không gây ô nhiễm môi trường, không độc hại cho người công nhân trong quá trình sản xuất

Hầu hết các chất màu tự nhiên được sử dụng để nhuộm cho các sản phẩm dệt may có nguồn gốc tự nhiên như cotton, len, tơ tằm, hoặc các vật liệu có bản chất hóa học gần giống với vật liệu tự nhiên như Polyamide, visco, Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, loại vải được chọn là vải cotton 100%

Trang 29

1.2 Vải cotton

1.2.1 Các loại vải cotton và ứng dụng của chúng

Vải cotton là loại vải được dệt từ xơ bông Loại vải này có nhiều ưu điểm vượt trội như thoáng mát, mềm mại, thoải mái, hút ẩm tốt (ở điều kiện tiêu chuẩn độ ẩm khoảng 8,5%) ở trên thế giới trữ lượng vải cotton được sử dụng để may quần áo, đồ gia dụng chiếm tỷ trọng lớn (sử dụng để may quần áo lót, mặc ngoài, quần áo mùa hè, quần áo trẻ

em, khăn mặt, chăn ga gối, ) Quần áo bằng vải cotton có khả năng hút mồ hôi nhanh chóng, tính vệ sinh cao Bông có thể chịu được nhiệt độ cao và được nhuộm dễ dàng Ở nhiệt độ sôi và nhiệt độ khử khuẩn cũng không làm cho bông bị phá vỡ cấu trúc Bông cũng có thể được là ép ở nhiệt độ tương đối cao, chịu mài mòn tốt Sau đây là một số loại vải bông thông dụng và ứng dụng của chúng:

- Terrycloth là loại vải bông dệt vòng được sử dụng làm khăn tắm, áo choàng

- Denim: là một loại vải bông thô dệt chéo Vải denim này được sử dụng tại Mỹ từ cuối thế kỷ XVIII để may quần bò nhuộm màu chàm

- Chambray là loại vải cotton nhẹ thường sử dụng cho ren và đồ trang trí

- Vải phin là loại vải dệt thoi mỏng, nhẹ, chất liệu cotton, kiểu dệt vân điểm, khối lượng

từ 90 - 100 g/m2 và có ưu điểm là hút ẩm, thoáng khí, nhẹ và mát hơn vải poplin, thường được sử dụng để may áo sơ mi, vải lót

Ngoài ra còn rất nhiều loại vải cotton khác nữa

1.2.2 Thuốc nhuộm sử dụng cho vải cotton

a Thuốc nhuộm tổng hợp[3]:

- Thuốc nhuộm trực tiếp: là thuốc nhuộm anion, tan trong nước, phần lớn là thuốc nhuộm azo, có khả năng tự nhuộm, tự định hình mà không cần sự chuyển hóa trung gian nào Thuốc nhuộm trực tiếp liên kết với vật liệu celullose bằng liên kết hiđrô và Van đéc Van, lực liên kết không lớn nên dễ bị phai màu khi giặt, loang màu, dây màu

- Thuốc nhuộm hoạt tính: Là thuốc nhuộm tan trong nước, có khả năng liên kết cộng hóa trị với vật liệu nên bền màu với giặt, đôi khi chúng cũng bị phai màu như thuốc nhuộm

Trang 30

trực tiếp nhưng không dây màu như thuốc nhuộm trực tiếp do chúng liên kết với vật liệu ngoài liên kết cộng hóa trị vẫn có liên kết hiđrô và Van đéc Van Thuốc nhuộm hoạt tính cho màu khá tươi và đầy đủ các gam màu

- Thuốc nhuộm hoàn nguyên: Có độ bền màu tốt nhất trong số các loại thuốc nhuộm cho

xơ sợi cellulose Thuốc nhuộm hoàn nguyên có nhiều gam màu và màu có độ tươi nhất định nhưng giá thành cao

- Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Thường nhuộm cho cotton cấp thấp

Thuốc nhuộm này cho màu xỉn, thiếu một số màu, độ bền màu, bền ánh sáng không cao, giá thành rẻ

b Chất màu tự nhiên:

Cotton được nhuộm bằng một số loại chất màu tự nhiên từ thực vật như sau:

Bảng 1.1: Vải cotton được nhuộm bằng một số loại thực vật ở Việt Nam

Trang 31

1.3 Lá xà cừ

1.3.1 Giới thiệu chung về cây xà cừ

Xà cừ (danh pháp khoa học: Khaya senegalensis) là một trong bảy loài cây thân gỗ thuộc họ Xoan (Meliaceae), có nguồn gốc tại vùng nhiệt đới châu Phi và Madagascar

Đây là cây thân gỗ lớn, cao tới 30-35 m, đường kính thân cây trên 1 m, thông thường rất vững chắc ở phần gốc Các lá hình lông chim, với 4-6 cặp lá chét, không có lá chét ở phần đỉnh của lá lông chim; mỗi lá chét dài 10-15 cm tròn bất ngờ về phía đỉnh nhưng thông thường có mũi lá nhọn Thường ra hoa vào tháng 9-10 Các hoa mọc thành cụm không dày, mỗi hoa đơn lẻ thì nhỏ, với 4-5 cánh hoa màu vàng

Quả là loại quả nang hình cầu khi chín bung thành 4 hoặc 5 mảnh đường kính 5-8

cm, chứa nhiều hạt có cánh

Hình 1.11: Cây xà cừ mùa thay lá

Xà cừ (Khaya senegalensis) có thể trồng trên mọi loại đất khác nhau, là cây trồng

chịu được khô hạn, có khả năng giữ đất, giữ nước, bảo vệ môi trường, cải thiện môi trường sinh thái xung quanh khu vực trồng Tại Việt Nam, Xà cừ được du nhập từ Trung Phi từ thời Pháp, được gây trồng rộng rãi để làm cây cảnh quan, cây che bóng vỉa hè, trong công viên, trường học Hiện xà cừ được trồng rất nhiều ở các đô thị lớn của Việt

Trang 32

Nam như: Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Ban Mê Thuột, TP Hồ Chí Minh, Gỗ có lõi màu đỏ nhạt, dác màu nâu đỏ, gỗ rắn thớ xoắn, dễ nứt nẻ Gỗ được sử dụng đóng tàu thuyền, làm đồ mộc gia dụng

Cây xà cừ được trồng rất phổ biến, nó được người ta biết đến như một loài "gụ" của vùng khô châu Phi, được sử dụng cả những phần không chứa gỗ

Tại Tây Phi, những người chăn thả gia súc Fulani xén bớt lá của chúng trong mùa khô để nuôi gia súc Ngoài ra, vỏ cây của cây xà cừ cũng được thu hoạch từ các cây trồng hay mọc tự nhiên để làm thuốc điều trị một số bệnh Hạt của Khaya senegalensis chứa tới

52,5% dầu, bao gồm 21% axít palmitic, 10% axít stearic, 65% axít oleic và 4% các axít

khác không xác định[16]

Gỗ lớn dùng để làm gỗ dán, đóng bàn ghế giường tủ, làm đồ mộc, đồ mỹ nghệ xuất khẩu có giá trị

1.3.2 Thành phần các chất có trong lá xà cừ

Lá xà cừ: Xà cừ trút lá vào mùa xuân, thay lá trong vòng một đến 3 tháng, lá mới

rụng xuống có màu vàng, lá khô có màu nâu

Hình1.12: Lá xà cừ

Trang 33

Một số nghiên cứu khoa học trên thế giới cho thấy rằng trong thành phần hóa học của lá

- Volatile oils: là 1 loại dầu dễ bay hơi, là hỗn hợp của hợp chất hydrocarbon và các

hợp chất ôxy hóa tạo nên mùi thơm

- Phenol: còn gọi là lớp phenolic, là một lớp các hợp chất hữu cơ bao gồm một

nhóm hiđrôxyl (-OH) gắn với một nhóm hyđrocacbon thơm Đơn giản nhất trong lớp này

là phenol (C6H5OH)

Hình 1.13: Công thức cấu tạo của phenol

- Saponin: Saponin là một glicozit tự nhiên thường gặp trong nhiều loài thực vật

nhằm giúp cho chúng tự bảo vệ chống lại các loại vi khuẩn, nấm Saponin có vị đắng, có tác dụng trong y học Saponin có tính chất chung là khi hoà tan vào nước có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch tạo nhiều bọt Saponin khi gặp lửa sẽ tạo bọt khí có khả năng hạn chế cháy Công thức hóa học

Trang 34

Hình 1.14: Công thức cấu tạo của saponin

- Tanin: Là hợp chất polyphenolic chứa nhiều nhóm hidroxyl có thể tạo phức mạnh

với protein Tanin thường tìm thấy trong các loài thực vật, được phân bố ở phần không bào hoặc bề mặt sáp của thực vật Tanin có vị chát, màu hơi vàng Có 2 loại là tanin thủy phân (Hydrolyzable tanins) và tanin ngưng tụ (condensed tanins)

Axit gallic flavour

Hydrolyzable tanins Condensed tanins

Hình 1.15: Công thức cấu tạo của tanin

Tanin thủy phân được xuất phát từ axit đơn giản như axit gallic hay axit ellagic Tanin thủy phân để lâu trong không khí sẽ chuyển sang màu nâu được sử dụng như một loại thuốc nhuộn thực vật

Tanin ngưng tụ là một loại thuốc nhuộm flavonoid cơ bản được tổng hợp từ flavins

và catechins

Trang 35

Tanin có trọng lượng phân tử khác nhau, từ 500 đến trên 3000đvC, tanin kị với các chất kiềm, gelatin, kim loại nặng, sắt, nước chanh, muối kim loại, các tác nhân oxi hóa, sunfat kẽm,

Tanin được ứng dụng rất nhiều trong y học như chữa bỏng, cầm máu, viêm dạ dày, viêm ruột, bệnh tiêu chảy, , chống vi khuẩn, nấm, sử dụng trong ngành công nghiệp thuộc da, bảo quản thực phẩm (rượu vang, bia, )

- Cardiac Glycosides: Gồm có 2 loại

Bufadienolides và Cardenolides

Hình 1.16: Công thức cấu tạo của cardiac glycosides

- Antharaquinone: Anthraquinone (9,10-dioxoanthracene) là một hợp chất hữu cơ thơm, thường có sắc tố vàng hoặc màu xám nhạt đến màu xám

Hình 1.17: Công thức cấu tạo của antraquinon

Trang 36

Tên khác của nó là 9,10-anthracenedione, anthradione, 9,10-anthrachinon, 9,10-quinone, 9,10-dihydro-9 ,10-dioxoanthracene, và tên thương mại Hoelite, Morkit, Corbit, Đây là hợp chất hóa học tương đối bền trong điều kiện bình thường

Anthracen-1.3.3 Một số nghiên cứu ứng dụng của lá xà cừ

Bảng 1.2: Một số ứng dụng của cây xà cừ trong lĩnh vực y học

đay

vàng da, đau lưng, thấp khớp, ghẻ ngứa,

5 Hạt Chữa sốt

Các ứng dụng khác: Vỏ xà cừ dùng để nhuộm vải, lá xanh làm thức ăn cho gia súc, đặc biệt gỗ xà cừ rất quý sử dụng để gia công đồ mỹ nghệ,

Qua nghiên cứu tổng quan, có thể rút ra một số kết luận như sau:

- Từ xa xưa con người đã biết sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải Những sản phẩm được nhuộm màu tự nhiên mang những giá trị to lớn về mặt sinh thái và có một ý nghĩa quan trọng phù hợp với xu thế phát triển bền vững của xã hội, phù hợp với quy luật phát triển của tự nhiên Chính vì vậy mà trong những năm gần đây việc nghiên cứu sử dụng chất màu tự nhiên trong các lĩnh vực được nhiều quốc gia trên thế giới quan tâm

- Màu tự nhiên cũng rất đa dạng và phong phú, gần như đầy đủ các gam màu nhưng trong

đó màu trầm chiếm đa số

- Trên thế giới cũng có rất nhiều nghiên cứu về cây xà cừ nhưng chủ yếu là trong lĩnh vực

y học, có một số công trình nghiên cứu nhuộm màu từ vỏ xà cừ nhưng hầu như chưa có công trình nào nghiên cứu nhuộm màu từ lá xà cừ cho vải cotton

Trang 37

- Trong nước đã có một số công trình nghiên cứu nhuộm màu từ lá xà cừ nhưng chỉ nghiên cứu quá trình tách chiết chất màu, đánh giá tính chất của vải nhuộm, ứng dụng vải nhuộm màu từ lá xà cừ để may các sản phẩm Chưa có công trình nào nghiên cứu quy trình công nghệ nhuộm vải cotton và đánh giá hiệu quả của công nghệ nhuộm này để đưa vào sản xuất công nghiệp

Như vậy cho thấy rằng việc nghiên cứu công nghệ nhuộm vải cotton bằng chất màu tách chiết từ lá xà cừ có ý nghĩa to lớn về mặt sinh thái môi trường, và mang tính khoa học, thực tiễn

Trang 38

Chương II: ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Lá xà cừ

Lá xà cừ dùng trong nghiên cứu là lá xà cừ được thu gom vào mùa lá rụng năm 2008 (khoảng từ tháng 2 đến tháng 5) Lá xà cừ được thu gom từ nhiều địa điểm khác nhau ở trong sân trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và được phơi khô Sau đó, lá được nghiền nhỏ (kích thước khoảng 1cm) trộn đều để đồng nhất hóa nguyên liệu nhằm đạt hiệu suất cao trong quá trình chiết và rút ngắn thời gian chiết Nguyên liệu để thực hiện các thí nghiệm có độ ẩm 11%

Hình 2.1: Lá xà cừ đã nghiền và đóng gói tại phòng thí nghiệm

2.1.2 Vải cotton

• Thành phần: 100% cotton

• Xuất xứ: Công ty Dệt nhuộm Trung Thư

• Kiểu dệt: Vân chéo

• Khối lượng: 195g/m2

Vải đã qua công đoạn giũ hồ, nấu tẩy trắng

Trang 39

Hình 2.2: Hình mẫu vải thí nghiệm

1 Mặt phải; 2 Mặt trái

2.1.3 Hóa chất sử dụng

a Chất tạo môi trường:

Đề tài tiến hành nhuộm cho vải cotton trong các môi trường khác nhau: axit, bazơ,

và trung tính

Để tạo môi trường axít đề tài dùng dung dịch CH3COOH để tạo pH dung dịch ổn định trong khoảng 5 ÷ 6 và giặt mẫu nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp đến độ pH = 7 Axit axetic là chất lỏng không có màu, có mùi chua hắc, nhiệt độ sôi là 1180C Có một số loại axit axetic kỹ thuật chứa 60 ÷ 80% CH3COOH, đề tài sử dụng loại axit axetic 62%

Để tạo môi trường kiềm, đề tài sử dụng dung dịch NaOH 1M để tạo pH dung dịch

ổn định trong khoảng 8 ÷ 9

NaOH ở dạng tinh khiết có màu màu trắng dạng bột hoặc dạng hạt, rết dễ hút ẩm trong không khí và chảy nước Tuy nhiên, xút để lâu sẽ hấp phụ CO2 của không khí tạo thành lớp vỏ Na2CO3 cứng, không chảy nước Trên thị trường đang bán rộng rãi các loại xút có hàm lượng NaOH khác nhau Đề tài tiến hành pha chế dung dịch NaOH 1M từ xút vẩy tinh khiết có hàm lượng lớn hơn 99%

b Chất sử dụng trong quá trình nhuộm:

- Thuốc nhuộm hoạt tính, được sử dụng để phối màu sao cho giống với màu của vải được nhuộm bằng dung dịch chất màu chiết từ lá xà cừ với nồng độ nhất định, từ đó so sánh hiệu quả giữa công nghệ nhuộm bằng chất màu tự nhiên chiết từ lá xà cừ và thuốc nhuộm

Trang 40

hoạt tính Sau đây là tên thương phẩm của thuốc nhuộm hoạt tính sử dụng trong đề tài (hãng Cibaron)

SUNFIX SUPRA YELLOW S3R 150 %

SUNFIX SUPRA RED S3B 150 %

SUNFIX SUPRA BLUE BRF

- Molan 129 là chất trợ hoạt tính, giúp tăng độ đều màu

- Xà phòng bột không chứa chất tăng trắng quang học

* Máy ngấm ép SDL với thông số kỹ thuật như sau:

SR No: 505764-2; Model: D394A; Volt: 220V; Cycle: 50Hz; Power: 0.18KW Chiều rộng trục là 450 mm, đường kính trục 125 mm

Hình 2.3 : Máy nhuộm ngấm ép D394A(bên trái) và máy sấy D398 SDL(bên phải)

- Máy sấy SDL với các thông số kỹ thuật như sau:

SR No: 505764-2

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	4,32 MB