Khảo sát kỹ thuật in hoa trên vải theo phương pháp vi sóng

Hình 1.4 – Các chiều hướng phản ứng hoá học ¾ Ưu điểm : Trong điều kiện vi sóng, thời gian phản ứng được giảm rất nhiều, đặc biệt tính vùng và lập thể không thay đổi, tránh được giảm c

-

PHẠM THỊ HỒNG PHƯỢNG

KHẢO SÁT KỸ THUẬT IN HOATRÊN VẢI

THEO PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG Chuyên ngành : Công Nghệ Hóa Hữu Cơ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2005

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 10 tháng 12 năm 2005

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : PHẠM THỊ HỒNG PHƯỢNG Phái : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 05 – 07 - 1978 Nơi sinh : Bình Thuận Chuyên ngành : Công nghệ hóa học

I ĐỀ TÀI :

KHẢO SÁT KỸ THUẬT IN HOA TRÊN VẢI THEO PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

– Khảo sát cường độ gắn màu của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình in hoa theo hai

phương pháp thường và vi sóng: Na 2 CO 3, thuốc nhuộm , hồ in, thời gian gắn màu

– Kiểm tra các chỉ tiêu về độ bền sau khi in, trước và sau kiểm tra độ bền (giặt, clo, mồ hôi)

– Tìm ra thông số tốt nhất của quá trình in hoa Và so sánh – đánh giá khả năng đều màu cũng như cường độ màu của hai màu trên tương ứng với hai phương pháp thường và vi sóng

– Tìm ra đơn công nghệ hoàn chỉnh tương ứng với cả hai phương pháp

– Cuối cùng, đánh giá chất lượng sản phẩm sau in – kiểm tra độ bền cơ lý của mẫu vải hoàn tất ứng với đơn công nghệ hoàn chỉnh so với mẫu vải trước in

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15-01-2005

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 15-10-2005

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS PHẠM THÀNH QUÂN

VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1 : PSG.TS LÊ NGỌC THẠCH

VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 2: TS NGÔ MẠNH THẮNG

CẢN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ NHẬN XÉT 1 CÁN BỘ NHẬN XÉT 2

TS PHẠM THÀNH QUÂN PSG.TS LÊ NGỌC THẠCH TS NGÔ MẠNH THẮNG

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày 15 tháng 10 năm 2005

LỜI CẢM ƠN

Thành quả lao động của một cá nhân được xây dựng trên cơ sở nền tảng tập hợp nhiều thành viên cùng với những tác động của điều kiện môi trường xung quanh Thật vậy, Luận Văn này là kết quả của một quá trình học tập và nghiên cứu lâu dài cùng với sự giúp đỡ và giảng dạy tận tình của Quý Thầy Cô khoa Công nghệ Hóa Học và Dầu Khí – trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Và cũng không thể không nhắc đến sự giúp đỡ và động viên chân tình của Gia đình

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của Thầy Cô Bộ môn Hóa Hữu cơ, phòng thí nghiệm Hữu cơ; và đặc biệt là thầy Phạm Thành Quân – người đã hết lòng giảng dạy, truyền đạt những kinh nghiệm, kiến thức quý báu và hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin dành tình cảm chân thành và lời tri ân sâu sắc nhất đến

Ba Mẹ, các Anh Chị Em, bạn bè, đồng nghiệp và công ty hóa chất Tân Châu Xin cảm ơn Anh, người chồng đã cùng tôi chia sẻ những khó khăn, vất vả cũng

như đã tiếp sức cho tôi trong suốt thời gian qua để tôi có thể hoàn thành luận văn

này một cách tốt đẹp nhất

Xin chân thành cảm ơn! Học viên

Phạm Thị Hồng Phượng

ĐẶT VẤN ĐỀ

Bất cứ một quá trình sản xuất nào, ngoài việc tạo ra sản phẩm cũng đồng thời tạo ra những chất thải Tùy theo đặc điểm riêng của từng quá trình mà chất thải phát sinh có thể gây nguy hại đến sức khỏe con người và môi trường hay không Nhưng nhìn chung, phần lớn chất thải công nghiệp đều độc hại Song song với sự phát triển của công nghệ thông tin, ngành công nghiệp trên thế giới càng có điều kiện phát triển mạnh mẽ và đa dạng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nhân loại Mặt khác, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật sau đại chiến thứ hai, với việc áp dụng nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật, tăng trưởng kinh tế

cùng với bùng nổ dân số đã làm cho nhân loại đứng trước hai hiểm họa lớn : sự cạn kiệt tài nguyên và sự suy thoái của môi trường

Đứng trước tình hình cạn kiệt tài nguyên và ô nhiễm gây ra suy thóai trầm trọng về môi trường, các quốc gia trong đó có Việt Nam phải hoạch định và thực hiện chính sách về tài nguyên và môi trường một cách khoa học và hợp lý Một trong những phương án tối ưu của hoạch định này là việc áp dụng chương trình

sản xuất sạch hơn hay còn gọi là ngăn ngừa ô nhiễm công nghiệp cho ngành

công nghiệp sản xuất; trong đó công nghệ dệt may là một trong những ngành trọng điểm

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghệ dệt may thế giới, ngành dệt may Việt Nam ngày càng khẳng định mình, tự tin hội nhập cùng bè bạn năm châu Thật vậy, ngành công nghệ dệt may nước ta ngày càng phát triển và đóng một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Hằng năm, doanh thu xuất khẩu của ngành này đã mang về cho đất nước một nguồn ngoại tệ khá lớn, chỉ đứng sau ngành dầu khí

Kỹ thuật in hoa, là một công đoạn trong công nghệ dệt may In hoa là một hình thức trang trí mặt vải bằng cách tạo nên các vân màu trên vải, nó có thể xem như quá trình nhuộm từng điểm riêng biệt trên vải bằng một hoặc nhiều loại thuốc nhuộm khác nhau, với màu sắc và hình dạng khác nhau In hoa theo phương pháp

cổ điển vẫn đang được áp dụng ở nước ta một cách thông dụng, phương pháp này thường được thực hiện ở nhiệt độ cao, nên tiêu tốn năng lượng và hồ in khá lớn, cũng như lượng chất thải gây độc hại cho người sản xuất và ô nhiễm môi trường trầm trọng

Trong thời gian gần đây, nhờ sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, người ta đã bắt đầu áp dụng kỹ thuật vi sóng vào nhiều lĩnh vực, trong đó có hoá

học Nhờ ưu điểm nổi bật của vi sóng là có năng lượng lớn, tăng hiệu suất, giảm lượng hóa chất sử dụng, đồng thời cũng giảm thời gian phản ứng Trên cơ sở đó,

vi sóng được đưa vào nghiên cứu trong kỹ thuật in hoa trên các loại vải sợi thông thường nhằm tìm ra những điều kiện, cũng như những quy trình công nghệ in hoa tối ưu nhất để góp phần giải quyết các vấn đề đang phải đối mặt của ngành dệt - nhuộm - in hoa

¾ Mục đích của đề tài:

Khảo sát kỹ thuật in hoa với phương pháp in khuôn lưới và kiểu in trực tiếp trên vải cotton theo công nghệ in hoa thường và in hoa bằng vi sóng và so

sánh hai công nghệ này

Tìm ra công nghệ mới cho kỹ thuật in hoa vớiù mục tiêu :

- Sản phẩm in hoa đạt chất lượng tốt hơn

- Giá thành sản phẩm giảm

- Tiết kiệm được nguyên liệu

- Tiết kiệm hóa chất sử dụng

- Tiết kiệm nhiệt lượng

- Tiết kiệm nước

- Ít tạo chất thải

- Ít độc hại cho người sản xuất

Từ đề tài “Khảo sát kỹ thuật in hoa trên vải theo phương pháp vi sóng” này,

chúng ta có thể đề xuất một công nghệ in hoa mới mang tính ứng dụng cao, vừa

đáp ứng yêu cầu về môi trường đưa công nghệ sản xuất sạch hơn phát triển

ngày càng bền vững, vừa đáp ứng được yêu cầu về kinh tế; đồng thời tạo ra một công nghệ in hoa tiên tiến cho tương lai Điều đó có thể góp phần vào sự phát triển của nền công nghiệp Việt Nam trên con đường hiện đại hóa

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn thạc sĩ : “Khảo sát kỹ thuật in hoa trên vải theo phương pháp vi sóng”

gồm những nội dung sau:

¾ Lý thuyết

- Tổng quan về vi sóng

- Tổng quan về nguyên vật liệu in hoa

- Thuốc nhuộm hoạt tính

- Kỹ thuật in hoa

¾ Thực nghiệm

- Khảo sát cường độ gắn màu của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình in hoa

gian gắn màu

- Kiểm tra các chỉ tiêu về độ bền sau khi in, trước và sau kiểm tra độ bền (giặt, clo, mồ hôi) trên màu SYNOZOL BLUE SHF-BRS150% và SYNOZOL TURQUOISE BLUE HF-G226%

- Tìm ra thông số tốt nhất của quá trình in hoa Và so sánh – đánh giá khả năng đều màu cũng như cường độ màu của hai màu trên tương ứng với hai phương pháp thường và vi sóng

- Tìm ra đơn công nghệ hoàn chỉnh cho cả hai màu tương ứng với cả hai phương pháp

- Cuối cùng, đánh giá chất lượng sản phẩm sau in – kiểm tra độ bền cơ lý của mẫu vải hoàn tất ứng với đơn công nghệ hoàn chỉnh so với mẫu vải trước

in

ABSTRACT

MA Thesis : “Investigation on the printing technology of fibre by the microwave

method ” including:

¾ Theory

- General view of microwave

- General view of raw materials of printing

- Reactive dyestuff

- The printing technology

¾ Experiment

- Investigation on colour-saturation the influence of elements on the printing

- Test of fastness properties (washing-off, chlorine, adour) of SYNOZOL BLUE SHF-BRS150% and SYNOZOL TURQUOISE BLUE HF-G226%

- Search on best parameters for the printing porcess And comparing – appreciate leveling such as colour-saturation of SYNOZOL BLUE SHF-BRS150% and SYNOZOL TURQUOISE BLUE HF-G226% by conventional method and microwave method

- Search on optimal formula of SYNOZOL BLUE SHF-BRS150% and SYNOZOL TURQUOISE BLUE HF-G226% by conventional and microwave method

- Finally, appreciate the qualities of printing product – Comparing between mechanics fastness of finish fibres and pre-pringting fibres

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii

MỤC LỤC iii

ĐẶT VẤN ĐỀ v

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VI SÓNG .1

1.1.1 Giới thiệu về vi sóng .1

1.1.2 Vi sóng trong hóa học 4

1.2 NGUYÊN LIỆU IN HOA 7

1.2.1 Phân loại 7

1.2.2 Tổng quan về Cotton 9

1.3 TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM 12

1.3.1 Lý thuyết cơ bản về màu sắc 12

1.3.2 Thuốc nhuộm 18

1.4 KỸ THUẬT IN HOA 27

1.4.1 Giới thiệu tổng quát về in hoa và các dạng in hoa 27

1.4.2 Hồ in và cách pha chế 31

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU – NHIỆM VỤ – Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 40

2.1.1 Mục đích nghiên cứu 40

2.1.2 Nhiệm vụ 41

2.1.3 Ý nghĩa đề tài 41

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41

2.2.1 Quy trình công nghệ 41

2.2.2 Tiến hành thí nghiệm 44

2.2.1 Quy trình công nghệ 41

2.2.2 Tiến hành thí nghiệm 44

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA NA 2 CO 3 LÊN MẪU IN ………48

3.1.1 Đơn công nghệ 48

3.1.2 Các yếu tố cố định 48

3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của Na 2 CO 3 48

3.2 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THUỐC NHUỘM LÊN MẪU IN 67

3.2.1 Đơn công nghệ 67

3.2.2 Các yếu tố cố định 67

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của Thuốc nhuộm 67

3.3 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HỒ ALGINATE LÊN MẪU IN 86

3.3.1 Đơn công nghệ 86

3.3.2 Các yếu tố cố định 86

3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của hồ in ( Alginat) 86

3.4 KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN LÊN MẪU IN 104

3.4.1 Đơn công nghệ 104

3.4.2 Các yếu tố cố định 104

3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của Thời gian 104

3.4 KẾT QUẢ SO SÁNH PHƯƠNG PHÁP THƯỜNG & VI SÓNG 121

Chương 4 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 4 1 Kết luận 123

4.2 Kiến nghị 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ VI SÓNG

1.1.1 Giới thiệu về vi sóng

Ngày nay hệ thống lò vi sóng đã được sử dụng rộng khắp trên toàn thế giới Sử dụng vi sóng để đun nấu thức ăn đã trở thành một cuộc cách mạng trong thói quen nội trợ trong hơn một thập niên qua Sự thành công không chỉ dừng tại đó mà nó còn tiến xa hơn nữa trong nhiều ứng dụng trong khoa học công nghệ, đặc biệt là trong khoa học và công nghệ hiện đại: tổng hợp hóa học, công nghệ nano, công nghệ thực phẩm, công nghệ vật liệu, truyền thông Vi sóng được ứng dụng rất thông dụng trong cuộc sống cũng như trong công nghiệp

Nhiều dạng năng lượng phát xạ như tần số rađio, bức xạ nhiệt, ánh sáng mặt trời, tia X và tia γ có những tính chất tương tự và được gọi là dao động điện từ Mỗi dao động điện từ được đặc trưng bởi tần số dao động N và bước sóng λ Để biểu thị nhiều dao động điện từ khác nhau, người ta dùng những đơn vị khác

vùng IR, bước sóng được biểu thị bằng số sóng trên cm hoặc số nghịch đảo của λ

người ta thường sử dụng đơn vị để biểu thị tần số là megaHertz (Mhz) Dãy sóng sử dụng trong công nghiệp, khoa học, y học và gia dụng được ấn định ở λ = 12,2 cm tức là ở tần số 2450 Mhz

Vi sóng là một dạng của năng lượng điện từ có tần số dao động trong khoảng

300 cho đến 300.000 MHz Trong khoảng tần số đó các tia vi sóng có ảnh hưởng làm quay các phân tử có cực, nhưng trong sản xuất và các ứng dụng khác người

ta thường dùng theo chuẩn 2450MHz và ít hơn nữa là chuẩn 5.8 GHz Hiện nay, có 3 chuẩn tần số dao động của vi sóng được dùng nhiều trong việc đốt nóng công nghiệp là: 915 MHz, chủ yếu dùng để làm phá băng, hoặc để làm nóng các thiết bị lớn Tần số thông dụng nhất là 2.45 GHz, dùng nhiều trong việc nội trợ và các loại hình công nghiệp cơ bản Từ năm 2002 tần số 5.8 GHz đã được đưa vào sử dụng cho các ngành công nghiệp Nó có nhiều ưu điểm đặc biệt cho các vật liệu, các bộ phận mà tần số thấp có nhược điểm

Hình 1.1 – Mô hình vi sóng

Sự chuyển hoá năng lượng điện từ thành năng lượng nhiệt chủ yếu phụ thuộc vào tính chất hấp thu sóng điện từ của vật liệu, nhiệt độ và tần số của vi sóng Dù cho vật chất có được đun nóng bởi vi sóng hay không thì vấn đề ở chỗ cấu trúc phân tử của vật chất Các phân tử phân cực, không đối xứng như là nước được làm nóng tốt dưới tác dụng của vi sóng Những phân tử như thế sẽ trở nên quay theo tần số dao động và tần số quay bằng với tần số của vi sóng; bằng cách đó năng lượng chuyển từ năng lượng điện từ sang năng lượng nhiệt Khi các phân tử sinh ra nhiệt và tia vi sóng chiếu xuyên sâu vào vật liệu thì cả khối vật liệu sẽ nóng lên Đây là ưu điểm cơ bản nhất của vi sóng so với các phương

pháp làm nóng thông thường ở chỗ nhiệt chỉ truyền cho vật chất cần làm nóng mà không truyền qua bề mặt hình thể

Với vật liệu không có từ tính, thì năng lượng mà vật chất hấp thu như sau:

P : năng lượng hấp thu của vật liệu

F : tần số dao động của vi sóng

o

''

E : cường độ điện trường

V : thể tích của vật chất

Khi khối vật liệu đang nóng, thì từng vi thể tích của vật liệu nhận cùng một lượng năng lượng thì phải làm cho lớp vật chất phải mỏng để cho sự chiếu vi sóng được đều khắp khối vật liệu Kết quả của sự chiếu sóng là tại bề mặt vật chất tiếp xúc với vi sóng sẽ có nhiệt độ là như nhau Tại bề mặt vật chất tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ thấp hơn vì nó sẽ nhả nhiệt của nó cho môi trường kết quả là nhiệt độ tại bề mặt tiếp xúc với môi trường có nhiệt độ thấp hơn, điều này là hoàn toàn ngược lại so với phương pháp gia nhiệt bình thường Khi bề mặt cách nhiệt tốt thì sự gia nhiệt sẽ nhanh chóng Vận tốc của vi sóng là vận tốc của ánh sáng Khi bắt đầu có nguồn điện thì năng lượng sẽ ngấm vào đối tượng để làm nóng Sự chuyển hóa năng lượng sẽ xảy ra tức thì Khi tắt nguồn điện, thì quá trình gia nhiệt sẽ bị ngắt ngay lập tức Sự quá nhiệt là làm lạnh nhanh là không cần thiết khi dùng cách gia nhiệt bằng vi sóng

Với vật liệu không có cực (ví dụ như không khí, Teflon, thuỷ tinh ) không có khả năng chuyển hóa vi sóng thành nhiệt năng do đó không tiếp nhận năng lượng Vi sóng đi xuyên qua những vật liệu đó và không hề bị yếu đi Những vật liệu cơ bản mà có thể chuyển hóa vi sóng thành nhiệt năng thì được gọi là các

V E f

P= 2 π εo ε ' '. 2.

phần tử nhiệt (heating elements) để chỉ rằng nó như là một nguồn nhiệt Khoang (vỏ) phải làm bằng kim loại là cần thiết để phản xạ vi sóng vào vật liệu và ngăn cản sự rò rỉ của tia vi sóng ra ngoài

Tóm lại, hiệu ứng của vi sóng lên vật chất thể hiện bằng sự định hướng các cực theo chiều của từ trường; đó là nguồn gốc sự hấp thu của các phân tử có cực Hậu quả là những sự chuyển nghịch phân tử này gây nên “ma sát” và một phần năng lượng do các cực hấp thu được chuyển thành nhiệt Từ đó dưới tác dụng của vi sóng, các phân tử có cực bị đun nóng gây ra sự tỏa nhiệt tức thời trong khối Với chất lỏng, sự gia tăng nhiệt độ này xảy ra rất nhanh và gắn liền với tính phân cực Với chất rắn, sự gia tăng nhiệt độ phụ thuộc đặc biệt vào tính chất của nó, tức là gắn liền với hệ thống tinh thể hoặc sự chênh lệch về mặt tỷ lượng gây ra tính chất phân cực của chất rắn

1.1.2 Vi sóng trong hóa học

Vi sóng gồm có thành phần điện trường và thành phần từ trường, nhưng chỉ có điện trường là có thể chuyển thành nhiệt trong đun nóng dung dịch Mọi tương tác với từ trường trong trường hợp đó không có nhiều ý nghĩa quan trọng Năng lượng photon của vi sóng chỉ vào khoảng 0.03 Kcal/mol, nhỏ hơn rất nhiều so với năng lượng liên kết hóa học thông thường (80 -120Kcal/mol), vì vậy vi sóng không trực tiếp ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử Trong sự kích thích phân tử, ảnh hưởng của vi sóng chỉ đơn thuần là làm tăng năng lượng cho quá trình động học Trong quá khứ, sự tổng hợp hóa học có thể đạt được bằng con đường đun nóng bình thường Khi nguồn nhiệt là ở bên ngoài, trong quá trình truyền nhiệt thì nhiệt được truyền qua thành thiết bị, đối lưu qua dung môi rồi mới đến đối tượng mong muốn Đây là một quá trình rất chạâm và không có hiệu quả cho quá trình

Hình 1.2 – Sự ảnh hưởng của sóng điện từ đến cấu trúc hóa học

Đun nóng bằng vi sóng lại hoàn toàn khác hẳn: vi sóng truyền nhiệt trực tiếp đến từng phân tử, dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ một cách nhanh chóng vì sự dẫn nhiệt không phụ thuộc vào tính chất cấu thành thiết bị Sự truyền vi sóng có thể theo hai cơ chế:

- Sự quay của các phân tử có cực và sự chuyển động của các ion trong quá trình quay của các phân tử có cực

- Sự chuyển động của các ion mà năng lượng được chuyển hóa từ điện trường thành nhiệt năng

Trong các phản ứng hóa học bình thường, vi sóng sẽ cung cấp động lực để tất cả các phân tử đủ năng lượng để vượt qua hàng rào năng lượng để phản ứng xảy ra Thông thường, năng lượng hoạt hóa của các phản ứng trong hóa hữu cơ thông thường là cỡ 50Kcal/mol, giả sử ta thực hiện phản ứng với 0.001 mol chất hữu

cơ thì năng lượng hoạt hoá cần thiết là 50 cal Giả sử công suất của lò là 800W tương đương với 191,4cal/s coi như sự chuyển hóa năng lượng là 100%, thì năng lượng cung cấp lớn hơn gần 3,8 lần năng lượng cần thiết cho phản ứng trong 1 giây

Hình 1.3 – Thời gian tồn tại của các tác nhân trong cơ chế phản ứng hóa học

Một trong những ưu điểm của năng lượng vi sóng là tốc độ gia nhiệt của nó, sự

thường được Như vậy năng lượng được cung cấp với tốc độ lớn hơn tốc độ giải phóng năng lượng kết quả là tạo ra một trạng thái không cân bằng về năng lượng kết quả là nhiệt độ tăng lên nhanh chóng và là động lực của phản ứng hóa

nó không hấp thu vi sóng do đó không ảnh hưởng đến cơ chế của phản ứng

do đó thúc đẩy chuyển tới trạng thái tạo ra sản phẩm, ngoài ra các chất trung gian thường là các hợp chất không phân cực hoặc là các hợp chất ion nên chúng càng dễ hấp thu vi sóng

Việc dùng vi sóng còn cho phép thay đổi thành phần hóa học của sản phẩm tạo thành, vì năng lượng cung cấp của vi sóng là rất lớn nên chúng sẽ thúc đẩy cân bằng chuyển về phía tốc độ phản ứng do nhiệt động quyết định tức là làm tăng tỉ

Trong việc ứng dụng nó vào việc trích ly thì có nhiều nghiên cứu ứng dụng khác nhau Ví dụ trong trích ly tinh dầu người ta lợi dụng sự làm nóng từ bên trong mà làm tăng được hiệu quả trích ly do sự bốc hơi mãnh liệt làm phá vở tế bào đồng thời lôi kéo theo tinh dầu, trong trích ly các hợp chất từ trà thì vi sóng là nóng

nước trong tế bào làm giải phóng chất cần trích ly vào môi trường một cách nhanh chóng

Hình 1.4 – Các chiều hướng phản ứng hoá học

¾ Ưu điểm :

Trong điều kiện vi sóng, thời gian phản ứng được giảm rất nhiều, đặc biệt tính vùng và lập thể không thay đổi, tránh được giảm cấp và sự đa phân hóa, không có quán tính nhiệt, năng lượng sạch dễ tạo và dễ kiểm soát, chỉ tác dụng trên những phân tử lưỡng cực

¾ Nhược điểm :

Chủ yếu liên quan đến sự hiện diện của dung môi phân cực, do những dung môi này đạt đến điểm sôi rất nhanh, tạo ra sự phát nhiệt mạnh và gia tăng áp suất cao, thường xuyên gây nổ

¾ Để khắc phục các trở ngại này, có 2 giải pháp sau :

tính chất khác nhau do con người chế tạo ra Theo nguồn gốc có thể chia ra làm hai loại: xơ thiên nhiên và xơ hóa học

1.2.1.1 Xơ thiên nhiên

Xơ thiên nhiên là những loại xơ mà loài người biết từ lâu, chúng có thể ở dạng xơ, sợi Xơ thiên nhiên được phân làm hai loại: xơ thực vật (cellulose) và

xơ động vật (protein)

a Xơ thực vật:

Xơ thực vật được cấu tạo chủ yếu từ cellulose, có thành phần chủ yếu là bông Sau bông là libe, tách được từ vỏ một số loài cây như: đay, gai, lanh và một số cây khác

b Xơ động vật:

Xơ động vật gồm có len và tơ tằm Len thu được từ lông cừu, một phần từ lông dê và lông lạc đà Tơ tằm là loại xơ thiên nhiên tuy vẫn còn được duy trì ở một số nước, nhưng giá thành sản xuất quá cao, nên hiện nay chỉ chiếm khoảng 0.2% tổng số các loại xơ dùng trên thế giới

1.2.1.2 Xơ hóa học

Xơ hóa học là những loại xơ không có sẵn trong thiên nhiên và do con người tự chế tạo bằng các quy trình gia công hóa học, chúng được phân làm hai loại:

xơ nhân tạo và xơ tổng hợp

c Xơ nhân tạo:

Là những loại xơ được sản xuất từ các hợp chất cao phân tử thiên nhiên, qua nhiều quá trình gia công hóa học chúng được biến thành dạng xơ hay sợi Xơ nhân tạo được chia làm hai loại: xơ nhân tạo có nguồn gốc cellulose và xơ nhân tạo được sản xuất từ các hợp chất protit

¾ Xơ nhân tạo nguồn gốc từ cellulose :xơ visco, xơ acetate, xơ polyno và xơ đồng amoniac

¾ Xơ nhân tạo nguồn gốc từ protit : xơ cazein, xơ acdin, xơ zein…Ngoài ra

còn một vài loại xơ sản xuất từ protit của các loại đậu, song vì nguyên liệu để sản xuất các xơ nhân tạo có nguồn gốc từ các protit là các thực phẩm quý nên hiện nay không còn được sản xuất nữa

d Xơ tổng hợp:

Là những loại xơ được chế tạo hoàn toàn bằng những cao phân tử tổng hợp Nguyên liệu ban đầu để tổng hợp chúng là những hợp chất hóa học thu được trong công nghiệp luyện cốc và chưng cất dầu mỏ Theo cấu tạo hóa học, xơ tổng hợp được chia làm hai nhóm: xơ mạch dị thể và xơ mạch cacbon

¾ Xơ tổng hợp mạch dị thể:

Trong mạch đại phân tử của xơ tổng hợp mạch di thể, ngoài nguyên tử cacbon

ra còn chứa các nguyên tử khác như nitơ và oxy Và xơ mạch dị thể lại được chia làm hai loại: xơ polyamide (nylon 6, nylon 66, capron,…) và xơ polyester (terilen, dacron, lapxan,…)

¾ Xơ tổng hợp mạch cacbon :

Gồm những xơ mà trong mạch chính của các đại phân tử của chúng chỉ có nguyên tử cacbon Tiêu biểu của loại xơ này là các loại xơ: xơ nitron, vinylon, clorin-teflon, xơ polypropylen và polyetylen

1.2.2 Tổng quan về Cotton

1.2.2.1 Cấu tạo

Cotton là loại sợi dệt chiếm vị trí quan trọng nhất, được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ dệt trên toàn thế giới do bản chất của sợi cotton có nhiều đặc tính ưu việt so với các loại xơ khác Cotton được dệt từ sợi thiên nhiên (xơ bông),

xơ bông chứa thành phần chính là cellulose 90 – 98 %, trong phân tử có chứa vô

H OH H

H

Các phân tử cellulose không đồng nhất theo chiều dài, n thay đổi từ (10.000 – 15.000) Các gốc glucose liên kết với nhau bằng mối liên kết glucozit, tính chất của cellulose chủ yếu do các nhóm – OH của các gốc glucose giữa mạch quyết định, các nhóm – OH của glucoze đầu mạch quá ít nên không ảnh hưởng đến tính chất chung của mạch Các phân tử glucoze liên kết với nhau bằng lực Vandervan và lực liên kết Hydro Các phân tử cellulose sắp xếp song song với nhau thành bó gồm hai dạng: cấu trúc tinh thể và vô định hình Phần vô định hình có khả năng bắt màu nhiều hơn Cấu trúc của xơ bông xốp, giữa các chùm mạch đại phân tử và thớ sợi là hệ thống mao quản có đường kính đến 100 nm Sự sắp xếp của các lớp xơ không đều, khi trương nở các lớp trương nở theo những hướng khác nhau, dẫn đến trương nở không đều có hình chuỗi hạt cườm, lượng không khí nằm trong mao quản lớn, làm cho xơ khó thấm nước và các dung dịch hóa chất khác

1.2.2.2 Tính chất của Cellulose

- Độ ẩm cân bằng khi độ ẩm không khí 65%: 7,5 – 9%

- Độ bền đứt khô: 20 – 3 6 g/Tex

- Độ bền ướt so với sợi khô: 110 –116%

- Độ giãn: 6 –10%

- Độ xoắn se có thể chịu đựng: 200 –1800 V/m

Cellulose có thể tham gia vào hai loại phản ứng do các nhóm –OH trong gốc glucose giữa mạch quyết định

Phản ứng mạnh dưới các tác nhân thủy phân, các chất oxy hóa hoặc dưới tác dụng của nhiệt và cơ học

Phản ứng của nhóm Hydroxyl trong mạch có tính chất như nhóm rượu nên cũng cho vật phẩm thay thế (ester và các cellulose) và các vật phẩm oxy hóa dẫn đến các mối liên kết Vandervan và liên kết Hydro có thể bị đứt với tốc độ khác nhau dưới các tác nhân khác nhau

Khả năng phản ứng giữa những phân tử sắp xếp chặt chẽ và những phân tử sắp xếp lộn xộn nằm ở mặt ngoài và trong sâu của xơ khác nhau

¾ Tác dụng của axit: Axit khoáng kể cả loãng trong điều kiện có nhiệt độ

đều phá hủy Cellulose Tuy nhiên có thể dùng chúng ở nhiệt độ thấp, nếu sau đó giặt kỹ và trung hòa trước khi sấy khô vì các quá trình sấy có thể làm tăng nồng

độ dư lượng axit

Ở dạng đặc, axit nitric khi lạnh sẽ chuyển cellulose thành nitrocellulose với tính chất và thành phần thay đổi theo nồng độ axit

Các muối axit (clorua của canxi, kẽm, nhôm) cũng tác dụng như axit khoáng ở nhiệt độ cao

Axit hữu cơ dễ bay hơi (formic hay acetic) không gây ảnh hưởng có hại

¾ Tác dụng của bazơ: Dung dịch kiềm loãng không tác hại lên xơ ngay cả

ở nhiệt độ sôi Trái lại chúng chuyển hóa và hòa tan các tạp chất đi theo

cellulose, điều này giải thích ứng dụng của chúng trong nấu sôi

Ở nồng độ và nhiệt độ cao, chất kiềm phá hủy bông nhanh

1.3 TỔNG QUAN VỀ THUỐC NHUỘM

1.3.1 Lý thuyết cơ bản về màu sắc

Màu sắc của vật thể phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của vật thể, thành phần của ánh sáng chiếu vào, góc quan sát và tình trạng mắt người quan sát Những tia phản xạ của vật thể tác động vào hệ thống cảm thụ thị giác và truyền thông tin về hệ thống thần kinh trung ương để hợp thành cảm giác màu Màu của vật thể chính là màu hợp thành của các tia phản xạ

Khi nghiên cứu về màu sắc, người ta dùng các khái niệm sau đây:

Màu quang phổ là những màu nhận được khi phân tích ánh sáng trắng ra thành những tia màu hợp thành nhờ các dụng cụ quang học, mỗi màu được đặc trưng bằng một ánh sáng nhất định từ 380 –760 nm

Màu vô sắc là những màu được đặc trưng bằng cường độ màu như nhau ở tất cả các bước sóng

Màu hữu sắc là những màu thiên nhiên thể hiện ở mọi vật trong thế giới xung quanh ta

Tông màu thường được hiểu là sắc điệu của màu và thường biểu thị bằng các từ: sắc, sắc thái, ánh màu,…

Độ thuần sắc là chỉ tiêu xác định mức độ của sắc thái trong màu

Độ sáng đồng nghĩa với độ phản chiếu, được đánh giá bằng phần trăm của các tia phản chiếu so với tổng của chùm tia tới

1.3.1.1 Gốc mang màu

Theo thuyết mang màu thì hợp chất hữu cơ có màu vì trong phân tử của chúng có chứa nhóm mang màu, là những nhóm chưa bão hòa hóa trị Những nhóm mang màu quan trọng :

1.3.1.2 Tính chất ánh sáng

Ánh sáng mặt trời là ánh sáng trắng Theo thuyết photon thì ánh sáng có năng lượng dưới dạng photon, vì vậy vật thể khi được chiếu thì một số nguyên tử nào đó được cấp năng lượng và nó được chuyển từ trạng thái ổn định sang trạng thái kích thích Trong quá trình nhảy từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác, các nguyên tử sẽ hấp thụ năng lượng và phát ra tia sáng có bước sóng nhất định Theo định luật lượng tử, khi vật thể hấp thụ một tia sáng, năng lượng chuyển tới vật thể được tính theo công thức:

1.3.1.3 Công nghệ phối ghép màu

a Nguyên lý phối ghép màu

Trên cơ sở của thuyết ba màu, người ta giải thích rằng mắt cảm thụ được màu, phân biệt được các sắc thái khác nhau trong thiên nhiên là do sự phối hợp

Tím

của ba màu cơ bản Trong in hoa cũng như trong đan và ghép các màu khác nhau, để tạo sản phẩm đa dạng về màu sắc, cần phải đặc biệt lưu ý đến ảnh hưởng qua lại giữa các màu khi chúng sắp xếp lại gần nhau Sự ảnh hưởng đó thể hiện ở sự thay đổi sắc thái, cường độ và độ sáng của các màu Sự thay đổi này phụ thuộc vào sự sắp đặt về không gian và diện tích các màu Tam giác màu được biểu hiện như sau:

Để tạo nên nhiều gam màu khác nhau, người ta dùng thuật phối ghép từ ba màu

cơ bản: đỏ, vàng và xanh lam hoặc đỏ, vàng và xanh lục Đồ thị ghép màu được thiết lập theo hình tam giác đều, mỗi màu cơ bản được đặt ở một đỉnh của tam giác, tỷ lệ phối ghép được chia đều theo cạnh, màu tạo thành sẽ theo quy luật sau:

Theo mỗi cạnh của tam giác sẽ nhận được một dãy các màu trung gian do kết quả ghép từ hai màu

Theo các đường cao của tam giác sẽ là dãy màu do kết quả bổ trợ nhau của nhiều cặp màu tương ứng

Tâm của tam giác và vùng phụ cận sẽ là miền của màu vô sắc (ghi, xám)

do hiệu quả trung hòa lẫn nhau của ba màu cơ bản có cường độ màu tương đương Các điểm khác nằm ở bên trong tam giác sẽ là vô số các màu được phối

ghép từ ba màu cơ bản với tỷ lệ khác nhau, màu và ánh màu của chúng tùy thuộc vào tọa độ trên tam giác

Khi phối màu thuốc nhuộm phải dựa trên các nguyên tắc sau:

Phải dùng thuốc nhuộm cùng lớp theo phân lớp kỹ thuật và có các tính chất kỹ thuật tương tự nhau: cùng điều kiện nhuộm (nhiệt độ, chỉ số pH, xúc tác, phụ gia); cùng tốc độ bắt màu; cùng có độ bền màu với các chỉ tiêu khác nhau,…

Khi phối hợp thuốc nhuộm các lớp khác nhau để nhuộm vải pha, cần chọn các loại thuốc nhuộm không tích điện trái dấu, không chứa các phụ gia có tính chất kỵ nhau làm cho dung dịch bị kết tủa hoặc biến màu, khó ghép đồng màu

b Công nghệ phối ghép màu

¾ Các hệ thống biểu diễn màu sắc

Để thuận lợi cho quá trình tính toán và so sánh các màu với nhau, người ta tìm cách thể hiện các màu bằng những con số và sắp xếp chúng một cách có hệ thống, trong đó mỗi màu có một vị trí nhất định được xác định bởi ba đại lượng: tông màu hoặc ánh màu (H); độ bão hòa hoặc độ thuần sắc (C) và ánh màu (L)

Bản màu CIE:

Hàng nghìn tông màu mà mắt ta cảm nhận được từ ánh sáng màu và chất màu được sắp xếp trong một hệ thống chuẩn của Ủy Ban Chiếu Sáng Quốc Tế còn gọi là bản màu CIE hay tam giác màu CIE

Cơ sở của sự thể hiện màu bằng số lượng trên bản màu CIE là mỗi màu được xem là hỗn hợp cộng của ba màu cơ bản: Đỏ (red), xanh lục (green), xanh lam (blue) Bộ ba màu cơ bản đó với số lượng tương ứng là X,Y,Z có thể tái tạo vô số màu khác nhau Điều kiện đặt ra cho việc lựa chọn ba màu cơ bản là khi phối hai trong số chúng, ta không thể nhận được màu thứ ba Tỷ lệ thành phần của ba màu cơ bản x,y,z sẽ xác định vị trí của màu đó trên bản màu:

Z Y X

Z z

Z Y X

Y y

Z Y

X

X

x

+ +

= + +

= + +

Không gian màu VIEXYZ:

Tam giác màu chỉ cho phép biểu diễn màu sắc bằng hai đại lượng nên các tọa độ trên tam giác chỉ cho biết về độ bão hòa và tông màu nhưng lại không có độ sáng Nếu muốn quan tâm đến độ sáng thì phải đưa thêm tọa độ thứ ba, qua đó mặt phẳng màu sẽ mở rộng thành không gian màu bằng cách đặt thêm tọa độ-độ sáng Y thẳng góc với mặt phẳng màu Một màu nào đó càng kém bão hòa thì độ sáng của nó càng tốt

Để xác định một màu trong không gian màu VIEXYZ thì đầu tiên cần phải xác định số lượng màu X, Y, Z tham gia hỗn hợp cộng, sau đó là xác định màu x, y với Y là độ sáng

Hệ thống CIELAB:

Để thuận lợi hơn nữa cho việc tính toán và so sánh các màu với nhau, năm 1976 CIE giới thiệu một hệ thống sắp xếp màu sắc, đó là hệ thống CIELAB Hệ thống

thẳng kéo dài từ điểm trung tâm ra phía ngoài Dựa vào thuyết màu đối nhau của Hering, người ta tao ra các hiệu số từ các giá trị X, Y, Z: X – Y = a

Y – Z = b

Vì X thể hiện bộ thu màu đỏ, Y thể hiện bộ thu màu lục của mắt người nên hiệu số này rút ra một thang bậc, trên đó các giá trị a dương khi X > Y, nghĩa là màu

đỏ trội hơn, khi a âm có nghĩa là màu lục trội hơn Hiệu số Y-Z tạo ra một thang vàng-lam trên đó, giá trị dương của b tương ứng với màu vàng và giá trị âm của

b tương ứng với màu lam

2

* 2

*

*

) ( )

*

*

) ( )

C = +

¾ Tính toán độ lệch màu trong hệ thống CIELAB:

hai màu Nếu khoảng cách nhỏ hơn theo quy định nghĩa là mắt không thể nhận

ra Song song với khoảng cách hình học của hai mà thì sự biểu diễn còn nói lên hướng của sự dịch chuyển màu Hệ thống CIELAB là hệ thống màu có khoảng cách thị giác màu bằng nhau nổi tiếng nhất, phổ biến rộng rãi nhất Mỗi màu

thống CIELAB được xác định thông qua các hệ số sau:

2

* 2

* 2

*

* ( C ) ( H ) ( L )

Nếu ∆L* mang dấu “+” nghĩa là sự lệch màu theo chiều hướng sáng lên, nếu

chiều hướng đỏ hơn, nếu mang dấu “-” sự lệch màu theo chiều hướng lục hơn

mang dấu“-” sự lệch màu theo chiều hướng lam hơn

Bảng 1.3.1- Phân cấp độ đồng đều màu

Cấp ∆ E đồng đều ∆ E lệch so với chuẩn

1.3.2.2 Phân loại

Dựa vào nguồn gốc có thể chia thuốc nhuộm ra thành hai loại: thuốc nhuộm có nguồn gốc thiên nhiên và thuốc nhuộm tổng hợp

a Thuốc nhuộm thiên nhiên:

Thuốc nhuộm thiên nhiên được lấy từ thực vật và động vật, nhưng chủ yếu từ thực vật Hiện nay, loại thuốc nhuộm này được dùng chủ yếu để nhuộm thực phẩm hoặc nhuộm vải của dân tộc ít người theo phương pháp cổ truyền vì có độ

bền màu với ánh sáng thấp, màu sắc không phong phú, hiệu suất khai thác thuốc nhuộm còn rất thấp, giá thành cao

b Thuốc nhuộm tổng hợp

Thuốc nhuộm tổng hợp được phân loại dựa theo cấu tạo hóa học hoặc theo phạm

vi sử dụng

¾ Phân loại theo cấu tạo hóa học

Thuốc nhuộm Azo: là loại thuốc nhuộm quan trọng và có lịch sử phát triển

rất lâu đời, chiếm khoảng 50% tổng sản lượng thuốc nhuộm Trong phân tử chứa một hoặc nhiều nhóm Azo ( - N=N -)

Thuốc nhuộm Antraquinon: trong phân tử thuốc nhuộm

này có một hoặc nhiều nhóm Antraquinon hoặc có dẫn xuất

của nó.Gốc mang màu:

Thuốc nhuộm Inđigoit: loại thuốc nhuộm này trước kia có nguồn gốc từ

thực vật, là màu xanh sẫm trích từ cây lá chàm Hiện nay, hiện

nay người ta tổng hợp được thuốc nhuộm Inđigoit có công thức

của gốc mang màu như sau:

Trong đó X, Y - O, Se, NH,…

Thuốc nhuộm Arylmetan: là những dẫn xuất của metan, trong

đó nguyên tử cacbon trung tâm sẽ tham gia vào mạch liên kết của

hệ mang màu:

Thuốc nhuộm Nitro: trong phân tử thuốc nhuộm có từ

hai hoặc nhiều nhân đơn (benzen, naphtalen), ít nhất là một

Thuốc nhuộm Nitrozo: là loại thuốc nhuộm có chứa nhóm Nitrozo (NO)

O O

X Y O

Thuốc nhuộm Polymetyl: thuốc nhuộm loại này có công thức tổng quát là

nhóm nhận điện tử

Thuốc nhuộm lưu huỳnh: là những thuốc nhuộm có

chứa nhiều nguyên tử lưu huỳnh Gốc mang màu:

Thuốc nhuộm Arylamin: trong phân tử của loại thuốc nhuộm này có hệ

mang màu là mạch nối các gốc thơm với nhau qua nguyên tử trung tâm

Thuốc nhuộm Azometyl : chứa hệ mang màu là Ar – CH = N – Ar

Thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng: là loại thuốc nhuộm

mà trong phân tử có hệ mang màu là các hợp chất đa tụ giữa

Antraquinon với các vòng dị thể khác tạo nên các mạch đa

vòng

Thuốc nhuộm phtaloxiamin: hệ thống mang màu trong phân tử của chúng

là một hệ khép kín

¾ Phân loại theo phạm vi sử dụng

Thuốc nhuộm trực tiếp: thuốc nhuộm trực tiếp là những hợp chất màu có

khả năng tự bắt màu vào một số vật liệu như: cellulose, giấy, tơ tằm, da, xơ polyamit một cách trực tiếp nhờ lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc kiềm Thuốc nhuộm trực tiếp gồm có:Thuốc nhuộm trực tiếp azo, thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của đioxazin, thuốc nhuộm trực tiếp là dẫn xuất của ftaloxinin

Thuốc nhuộm acid: là loại thuốc nhuộm bắt màu vào xơ trong môi trường

acid, còn bản thân thuốc nhuộm thì có phản ứng trung tính Thuốc nhuộm acid

được chia làm ba nhóm: thuốc nhuộm acid thông thường, thuốc nhuộm acid cầm màu, thuốc nhuộm acid chứa kim loại

Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử của

chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết hóa trị với vật liệu Công thức tổng quát của loại thuốc nhuộm này:

S – R – T – X Trong đó:

S: Nhóm tạo tính tan cho thuốc nhuộm

R: Phần mang màu của thuốc nhuộm

T: Nhóm mang nguyên tử phản ứng, có khả năng liên kết thuốc nhuộm với

xơ

bằng phân tử phản ứng của vật liệu nhuộm

Thuốc nhuộm bazơ- cation: thuốc nhuộm bazơ là những hợp chất màu có

cấu tạo khác nhau, hầu hết chúng là những muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ Thuốc nhuộm cation có cấu tạo giống thuốc bazơ nhưng lại bắt màu mạnh vào xơ polyacrylonitrin (PAN), có độ bền màu rất cao Chúng có

Thuốc nhuộm hoàn nguyên: là những hợp chất màu hữa cơ không tan trong

nước, trong phân tử có chứa nhóm ceton có dạng tổng quát như sau:

Thuốc nhuộm hoàn nguyên được chia làm hai loại:

- Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan: thuốc nhuộm hoàn nguyên Inđigoit, thuốc nhuộm hoàn nguyên đa vòng

- Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan

C

Thuốc nhuộm lưu huỳnh: là những hợp chất màu không tan trong nước và

lâyco bazơ hòa tan trong nước Trong phân tử của chúng có chứa nguyên tử lưu huỳnh nằm ở dạng: -S, -SH, -S–S-

Thuốc nhuộm Azo không tan: là những hợp chất có chứa nhóm Azo trong

không hòa tan trong nước

Thuốc nhuộm Pigment: là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau,

chúng không hòa tan trong nước do cấu tạo phân tử không chứa nhóm tạo tính

không tan trong nước Một số pigment không hòa tan trong nước nhưng có thể hòa tan trong dung môi hữu cơ

Thuốc nhuộm phân tán: là những hợp chất màu không tan trong nước do

thuốc nhuộm phân tán trên thị trường là các hợp chất màu gốc azo, antraquinon

1.3.2.3 Thuốc nhuộm hoạt tính

a Khái niệm

Thuốc nhuộm hoạt tính là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có thể thực hiện mối liên kết cộng hóa trị với vật liệu nói chung, nhờ vậy nên có độ bền màu cao Thuốc nhuộm hoạt tính có đủ gam màu, màu tươi và thuần sắc Vì sự liên kết cộng hóa trị giữa xơ và thuốc nhuộm nên có thể cho rằng màu nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính có độ ổn định cao, tuy nhiên trong thực tế thì độ bền màu của thuốc nhuộm hoạt tính thì lại không

cao như mong đợi Thuốc nhuộm này có khả năng chống chọi không tốt lắm đối với các điều kiện thời tiết xấu và clo Thuốc nhuộm hoạt tính được nhiều nước trên thế giới sản xuất với các tên gọi khác nhau :

Cibaron, Cibalan, Cibacrolan Ciba (Thụy Sĩ)

b Cấu tạo và tính chất

Các loại thuốc nhuộm hoạt tính tuy có khác nhau về cấu tạo phân tử, phạm vi sử dụng và hoạt độ, nhưng đều có thể trình bày dưới dạng tổng quát là :

S – R – T – X

Ở đây :

S_ : nhóm cấu tạo cho phân tử thuốc nhuộm có độ hòa tan cần thiết trong nước,

R_ : phần mang màu của phân tử thuốc nhuộm, nó không có ảnh hưởng đến mối

liên kết giữa thuốc nhuộm và xơ, nó quyết định về màu sắc, về độ bền màu với ánh sáng và cũng có tác động đến các chỉ tiêu về độ bền màu khác, nên việc

chọn gốc R phải thỏa mãn được yêu cầu kể trên Những gốc màu được chọn vào mục đích này là: mono và điazo, phức chất của thuốc nhuộm azovới ion kim loại, gốc thuốc nhuộm axit antraquinon, hoàn nguyên đa vòng dẫn xuất của ftaloxiamin…

T_ X_ : Nhóm hoạt tính có cấu tạo khác nhau, được đưa vào các hệ thống mang

màu khác nhau

X_ : Nguyên tử (hay nhóm) phản ứng, nó sẽ tách khỏi phân tử thuốc nhuộm tạo khả năng cho thuốc nhuộm thực hiện phản ứng hóa học với xơ X_ không có ảnh hưởng gì đến màu sắc nhưng đôi khi cũng có ảnh hưởng đến độ hòa tan của

T_ : Nhóm mang nguyên tử (hay nhóm) phản ứng, nó làm nhiệm vụ liên kết giữa thuốc nhuộm với xơ và có ảnh hưởng quyết định đến độ bền của mối liên kết này, trước hết là độ bền gia công ướt của thuốc nhuộm Không những thế, hầu hết các trường hợp, sự tương tác của thuốc nhuộm hoạt tính với xơ là phản ứng nucleofin, nhóm T_ sẽ đóng vai trò quyết định tốc độ phản ứng nên việc lựa chọn nhóm T_ cho phù hợp là một yếu tố quan trọng

Cấu trúc tổng quát của thuốc nhuộm Procion H-EXL như sau :

N

N N

R R

Màu tươi và thuần sắc Có độ bền cao với gia công ướt Dễ làm sạch nước thải

Giá thành vừa phải

¾ Nhược điểm:

Khó giặt sạch phần thuốc nhuộm bị thủy phân Tốn nhiều hóa chất

Độ bền màu với ánh sáng không cao nhất là các màu đỏ và cam

c Sự đa dạng của thuốc nhuộm hoạt tính

Đến nay đã có hàng nghìn màu khác nhau của thuốc nhuộm hoạt tính được sản xuất, chúng có nhóm phản ứng khác nhau, hoạt độ, màu sắc và tốc độ phản ứng khác nhau, thể hiện các chỉ tiêu :

- Khác nhau về ái lực với xơ và nước

- Khác nhau về mặt đặc điểm phản ứng với nhóm định chức của vật liệu

- Khác nhau về đại lượng năng lượng tạo thành mối liên kết hoá trị

- Khác nhau về độ bền màu với giặt, mồ hôi, dung dịch kiềm, clo, ánh sáng và khói lò

¾ Các loại thuốc nhuộm hoạt tính thường gặp:

- Thuốc nhuộm Diclotriazin

- Thuốc nhuộm Monoclotriazin

- Thuốc nhuộm hoạt tính là dẫn xuất của Pirimidin

- Thuốc nhuộm hoạt tính Vynilsunfon

- Thuốc nhuộm hoạt tính có nhóm phản ứng là 2,3,- Dicloquinoxalin

- Thuốc nhuộm hoạt tính chức vòng Etylenimin

- Thuốc nhuộm hoạt tính là dẫn xuất của 2 – Clobentiazol

Các mặt hàng chính của thuốc nhuộm hoạt tính đã cơ bản hình thành xong từ những năm 70, sau đó không ngừng được hoàn thiện và bổ sung thêm các màu mới và ngừng sản xuất các màu không đáp ứng được yêu cầu sử dụng Thí dụ hãng Ciba-Geigy đã sản xuất thuốc nhuộm Cibaron F có nhóm hoạt tính là Flotriazin, sử dụng có hiệu quả cao khi nhuộm tận trích với dung tỷ (1:10, 1:12) Đến nay có khoảng 300 hệ thống hoạt tính được đăng ký patent để chế tạo thuốc nhuộm hoạt tính, song các dẫn xuất của triazin vẫn chiếm con số lớn nhất trong các màu thông dụng Trong số này thì loại monoclotriazin chiếm tỷ lệ cao hơn về số lượng màu được sản xuất, chúng được sử dụng để nhuộm theo phương pháp ngấm ép và in hoa, chỉ có một số ít dùng để nhuộm tận trích vì chúng có ái lực nhỏ với xơ cellulose Để mở rộng phạm vi sử dụng của thuốc nhuộm kiểu monotriazin nhất là để nhuộm tận trích và in hoa, người ta đã biến tính loại thuốc nhuộm này bằng cách đưa vào phân tử của chúng các nhóm hoạt tính mới, nhất là đưa thêm nhóm phản ứng thứ hai vào phân tử thuốc nhuộm

Khi có mặt nhóm hoạt tính thứ hai trong phân tử thì mức độ sử dụng của thuốc nhuộm monoclotriazin sẽ tăng 15 – 20%, giảm tỷ lệ thuốc nhuộm không liên kết với xơ phải giặt sạch Thuốc nhuộm loại này còn bền màu với chất oxy hóa và với clo, vượt hẳn loại chỉ có một nhóm phản ứng, điều này cho phép thiết lập công nghệ tẩy-nhuộm đồng thời

Theo hướng này, vào năm 1971, hãng ICI đã sản xuất ra thuốc nhuộm Procion

HE để nhuộm tận trích, chúng chứa hai nhóm mang màu và hai nhóm hoạt tính monoclotriazin Mặt hàng này phát triển khá nhanh, chỉ sau 10 năm đã có 25 màu được sản xuất dưới các tên gọi: Cibaron E (Ciba-Geigy), Bazilen E (BASF), Helanthrene D-E (Ba Lan),…

Cũng theo hướng biến tính những thuốc nhuộm hoạt tính thuộc thế hệ trước, từ

1980 hãng Sumitomo (Nhật Bản) và một vài hãng khác đã chế tạo ra loại thuốc

nhuộm hoạt tính chromozol chứa hai nhóm mang màu khác nhau: nhóm monoclotriazin và nhóm vinylsunfon dùng để nhuộm tận trích và in hoa Đặc điểm của loại thuốc nhuộm hai chức năng này là cho phép nhận được màu bảo hòa ngay cả trên vật liệu cellulose chưa làm bóng Ngoài ra do có hai nhóm phản ứng khác nhau nên mở rộng được khoảng nhiệt độ tối ưu, nâng cao khả năng nhuộm tái lập màu, nâng cao độ ổn định với kiềm, dễ nhuộm có độ tận trích cao, nhạy cảm với nhiệt độ và với các dung dịch muối, có độ đều màu và bền màu cao, tỷ lệ liên kết hóa trị với xơ cao và nhiều tính ưu việt khác

1.4 KỸ THUẬT IN HOA

1.4.1 Giới thiệu tổng quát về in hoa và các dạng in hoa

In hoa là một trong những chuyên ngành quan trọng của khâu hoàn tất hàng dệt Về lĩnh vực in hoa, thông thường người ta hay đi sâu cho từng loại vật liệu dệt, vì như vậy sẽ kinh tế nhất và việc đầu tư trang thiết bị cũng thuận lợi nhất Có thể coi in hoa là trường hợp đặc biệt của nhuộm Vì việc đưa thuốc nhuộm hay chất khử màu lên vật liệu dệt trong quá trình in hoa là xảy ra trong dung dịch hồ và được ứng dụng cục bộ mặt trên vật liệu (ngược lại trong nhuộm xảy

ra trong môi trường nước và được xảy ra đồng nhất trên toàn bộ mặt vải)

Thực tế công nghệ in hoa bắt đầu từ thế kỷ XVI, do người Hà Lan dùng con dấu khắc trên gỗ, kỹ thuật này được ứng dụng nhiều vì lúc đó công nghệ sản xuất thuốc nhuộm chưa phát triển, dầu pha gây nhòe, không được chính xác, do vậy không giải quyết được vấn đề về màu sắc Năm 1884 máy in hoa được phát minh và từ đó thực sự bắt đầu cuộc cách mạng công nghệ in hoa đi đôi với sự phát triển của công nghệ sản xuất thuốc nhuộm đặc biệt là thuốc nhuộm hóa lục

tổng hợp Hiện nay công nghệ in hoa phát triển tương đối hoàn chỉnh nhờ các lĩnh vực khác hỗ trợ như : công nghệ thông tin, điện tử, cơ khí, hóa học,…

Các bước công nghệ của in hoa có thể được mô tả:

1.4.1.1 Đặc điểm của in hoa

- Thuốc nhuộm tiếp xúc trực tiếp với vải trong môi trường keo

- Môi trường và thuốc nhuộm được lựa chọn thời gian sao cho trong thời gian ngắn nhất chúng khuếch tán vào trong xơ

- In hoa được thực hiện trên các thiết bị riêng khác với thiết bị nhuộm

Tách bản và chụp lưới hoặc khắc trục

Chuẩn bị vải in Chuẩn bị hồ in In Sấy sơ bộ Gắn màu Giặt Hoàn tất

- Bằng cách in, có thể tạo được hoa vân hoa nhiều màu trên nền trắng hoặc màu Tùy theo diện tích hoa chiếm nhiều hay ít mà chia làm 3 loại:

- Nhờ in hoa người ta có thể nâng cao giá trị sử dụng của vải và có thể che lấp những khuyết tật của vải do các quá trình xử lý trước để lại

1.4.1.2 Phương pháp in hoa

Phương pháp in hoa có thể được phân loại theo phương tiện in, theo hình thức đưa hồ in và gắn màu trên sản phẩm

a Các phương pháp in dựa theo phương tiện in

¾ In bằng khuôn in hay dụng cụ thủ công: khuôn in được chế tạo từ tấm

lưới thẳng, trên đó có chỗ bịt kín, có chỗ để trống Hình nét của chỗ trống là hình của hoa văn muốn in Khi in, đổ hồ in lên khuôn, dùng dao gạt mạnh cho hồ

in chạy khắp khuôn in lọt qua chỗ trống xuống mặt vải đặt dưới khuôn in sẽ tạo hình hoa văn trên vải (vải được dán chặt trên bàn in)

¾ In bằng khuôn lưới: Dùng khuôn lưới như dạng thủ công Khuôn nâng hạ

tại chỗ Vải dán trên băng in và di chuyển cùng băng in theo từng bước một qua từng khuôn in (thực tế tối đa khoảng 24 màu nhưng theo lý thuyết thì không hạn chế số lượng màu) Kỹ thuật này được dùng chủ yếu cho in hàng mỏng, hàng dệt kim, lụa In được những sản phẩm có kích thước bất kỳ, kể cả những mẫu nhỏ, in được những chi tiết thanh mảnh, in được nhiều vật liệu kể cả những vật liệu ít chịu đựng kéo căng như vải dệt kim, lụa