Hướng dẫn đầy đủ về nhuộm sợi acrylic: Phương pháp, thuốc nhuộm và cách thực hành tốt nhất

Sợi acrylic, do cảm giác mềm mại, khả năng giữ ấm tốt và bề ngoài giống len nên được sử dụng rộng rãi trong dệt kim, áo len, chăn và hàng dệt gia dụng. Tuy nhiên, quá trình nhuộm sợi acrylic luôn được coi là một trong những thách thức lớn hơn so với các loại sợi tổng hợp. Quá trình nhuộm của nó rất nhạy cảm với chất lượng nước, lựa chọn tác nhân phụ trợ, kiểm soát nhiệt độ và hiệu suất thuốc nhuộm; Những sai sót nhỏ dễ dẫn đến các vấn đề như màu không đều, đốm màu, lệch màu.

Hiện nay, thuốc nhuộm cation vẫn là loại thuốc nhuộm quan trọng và hiệu quả nhất để nhuộm sợi acrylic. Để đạt được mức độ nhuộm tốt và chất lượng nhuộm ổn định, cần phải quản lý có hệ thống qua nhiều giai đoạn, bao gồm nước nhuộm, tiền xử lý, thiết kế công thức nhuộm và kiểm soát quy trình nhuộm. Bài viết này, dựa trên kinh nghiệm sản xuất thực tế, sẽ giới thiệu một cách có hệ thống các điểm kiểm soát chính và giải pháp cho các vấn đề thường gặp trong nhuộm sợi acrylic, cung cấp tài liệu tham khảo thực tế cho các nhà máy nhuộm và kỹ thuật viên.

1. Nước nhuộm

Vì thuốc nhuộm cation hấp phụ vào các nhóm axit mạnh nên sợi acrylic dễ bị ảnh hưởng bởi các ion kim loại như ion canxi trong nước. Hơn nữa, một số thuốc nhuộm cation cũng dễ bị ảnh hưởng bởi các ion kim loại. Nếu chất lượng nước không phù hợp để nhuộm, trước tiên phải thực hiện xử lý thích hợp để giảm thiểu tác động bất lợi của nước đối với quá trình nhuộm.

Ngoài ra, nếu nước máy có chứa clo hoạt tính thì phải loại bỏ trước khi sử dụng.2.Cọ rửa

Việc cọ rửa đơn giản được thực hiện khi cần thiết để loại bỏ dầu kéo sợi, chất hồ từ các quy trình trước đó và các chất gây ô nhiễm khác nhau khỏi sợi acrylic, đảm bảo vận hành trơn tru các quy trình tiếp theo như nhuộm và hoàn thiện.

Phương pháp xử lý cọ rửa đơn giản sau đây có thể được sử dụng cho sợi acrylic:

Chất hoạt động bề mặt không ion 0,5～1,0g/L

Nhiệt độ xử lý 60oC

Thời gian điều trị 20～40 phút.

Có sẵn nhiều loại thiết bị phụ trợ cọ rửa; việc lựa chọn có thể được thực hiện từ nhiều loại sản phẩm được sản xuất bởi các nhà sản xuất khác nhau.

3. Tẩy trắng và làm trắng

Độ trắng của sợi acrylic đã khá cao. Nếu cần độ trắng cao hơn nữa thì cần phải xử lý tăng trắng quang học hoặc kết hợp giữa tăng trắng quang học và tẩy trắng bằng hóa chất.

Làm sáng tối ưu bằng chất tăng trắng quang học là phương pháp đơn giản và được sử dụng rộng rãi. Có hai loại chất tăng trắng quang học: cation và phân tán. Làm sáng được áp dụng theo phương pháp nhuộm đối với thuốc nhuộm cation hoặc phân tán. Chất tăng trắng quang học phân tán được sử dụng phổ biến hơn vì chúng mang lại đặc tính san lấp mặt bằng tốt hơn. Nhiều nhà sản xuất sản xuất chất tăng trắng quang học, cho phép người dùng lựa chọn.

4.Các phương pháp xây dựng quy trình nhuộm thuốc nhuộm cation

（1）Xác định công thức nhuộm

Công thức nhuộm được xác định dựa trên các đặc tính thực tế của sản phẩm cuối cùng, chẳng hạn như độ bền màu và loại máy nhuộm. Nói chung, công thức có thể được xác định theo thứ tự sau:

a) Chuẩn bị một mẫu thuốc nhuộm nhỏ bằng cách trộn thuốc nhuộm phù hợp theo mẫu. Trộn nhiều lần các màu cho đến khi thu được màu giống mẫu;

b) Sau khi màu hỗn hợp khớp với mẫu, hãy xác định lượng thuốc nhuộm cần sử dụng. Đồng thời lựa chọn chất hãm và tính toán liều lượng tối ưu theo phương pháp tính giá trị DC trình bày ở Chương 1;

c) Cài đặt chương trình nhiệt độ nhuộm. Đối với các bước a) và b) ở trên, tốt nhất nên tiến hành thử nghiệm nhuộm ngâm trước để xác nhận xem hiệu ứng làm đều màu có đáp ứng yêu cầu hay không;

d) Xác nhận độ bền màu đạt yêu cầu bằng máy nhuộm cỡ nhỏ;

e) Nếu độ đồng đều và độ bền màu của thuốc nhuộm không đạt yêu cầu thì tiếp tục thí nghiệm cho đến khi đạt được công thức yêu cầu.

(2) .Vai trò của một số đại lý phụ trợ

Bên cạnh các chất làm chậm, một loại chất hoạt động bề mặt khác đóng vai trò làm đều màu trong quá trình nhuộm là chất làm đều màu kiểu di chuyển, chẳng hạn như chất làm đều màu nội địa XFM-2. Loại tác nhân san lấp mặt bằng này thuộc về các hợp chất amoni bậc bốn cation có trọng lượng phân tử thấp và có đặc tính di chuyển tốt. Nó có thể được sử dụng để nhuộm thuốc nhuộm cation loại M và nhuộm và hiệu chỉnh màu của thuốc nhuộm với K = 5. Do trọng lượng phân tử thấp nên nó thường không chiếm vị trí thuốc nhuộm và không có tác dụng đối với Sf.

Axit axetic là chất phụ trợ chính để nhuộm sợi acrylic bằng thuốc nhuộm cation. Nó cung cấp các ion hydro trong bể nhuộm để giúp thuốc nhuộm bám dính. Trong hầu hết các trường hợp, axit axetic tạo thành dung dịch đệm với natri axetat để ổn định độ pH của bể nhuộm. Axit axetic cũng hòa tan thuốc nhuộm cation; nó được sử dụng để chuẩn bị bùn trong quá trình nhuộm và sau đó hòa tan trong nước sôi.

Trong nhiều trường hợp, urê được thêm vào để hỗ trợ hòa tan. Điều này là do nhóm acyldiamino trong phân tử urê có thể phá vỡ lực liên phân tử và liên kết hydro giữa các phân tử thuốc nhuộm cation, khiến các tập hợp thuốc nhuộm nhanh chóng phân ly thành trạng thái không phân tử. Độ hòa tan thuốc nhuộm vừa đủ giúp ngăn ngừa các đốm màu. Bởi vì urê chứa các nhóm amino nên hàm lượng cation của nó gấp 2,5 lần so với natri, mang lại hiệu quả san lấp mặt bằng tốt hơn so với amoni sunfat.

Amoni sunfat là chất giải phóng axit. Khi nhiệt độ nhuộm tăng lên, khí amoniac dần dần được giải phóng, để lại axit trong dung dịch nhuộm, làm giảm độ pH và giảm tốc độ nhuộm, điều này có lợi cho việc đạt được mức độ nhuộm. Đối với thuốc nhuộm mà quá trình nhuộm tập trung quá mức ở vùng nhiệt độ cao, có thể thêm một lượng amoni sunfat thích hợp để điều tiết quá trình nhuộm.

3. Kiểm soát nhiệt độ nhuộm đối với sợi acrylic

Sự chuyển động của đoạn chuỗi phân tử cao chỉ xảy ra trên nhiệt độ chuyển thủy tinh. Khoảng không gian được tạo ra bởi chuyển động của đoạn chuỗi này cho phép các phân tử thuốc nhuộm thâm nhập, khuếch tán và cố định bên trong sợi, từ đó hoàn thành quá trình nhuộm.

Sự chuyển động của đoạn mạch polyme bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ. Trên nhiệt độ chuyển thủy tinh, mức độ chuyển động của đoạn chuỗi tăng đáng kể khi tăng mỗi 1°C. Điều này giải thích tại sao, trên nhiệt độ chuyển thủy tinh, tốc độ nhuộm tăng mạnh khi nhiệt độ tăng, thậm chí đạt mức tăng 30% cho mỗi lần tăng 1°C. Đối với sợi acrylic, chính sự chuyển động mạnh của các đoạn chuỗi polyme của chúng và lực Coulomb mạnh giữa các nhóm axit trong phân tử và nhóm cation trong phân tử thuốc nhuộm gây ra một lượng lớn thuốc nhuộm đậm đặc trong phạm vi nhiệt độ hẹp.

Kiểm soát nhiệt độ nhuộm trong phạm vi nhiệt độ hẹp này đảm bảo nhuộm đồng đều, kiểm soát chặt chẽ việc tăng giảm nhiệt độ theo yêu cầu quy trình với sai số tối thiểu.

4. Một số phương pháp nhuộm sợi acrylic

Nói chung, có thể phát triển một quy trình nhuộm hợp lý. Các phương pháp nhuộm phổ biến bao gồm nhuộm nhanh đẳng nhiệt, nhuộm bão hòa và nhuộm thông thường.

Phương pháp nhuộm nhanh ở nhiệt độ không đổi đề cập đến việc bắt đầu nhuộm ở nhiệt độ trên nhiệt độ chuyển thủy tinh và dưới điểm sôi, và giữ ở nhiệt độ này trong 45-90 phút để đảm bảo rằng phần lớn thuốc nhuộm được hấp thụ. Sau đó, nhiệt độ được nâng lên đến điểm sôi để cố định màu, với thời gian cố định tương đối ngắn. Cuối cùng, nhiệt độ được giảm từ từ xuống 50°C và quần áo được giặt sạch và lấy ra khỏi máy. Chìa khóa của phương pháp này là chọn nhiệt độ nhuộm không đổi. Sự ra đời của các chất làm chậm thế hệ thứ ba đã làm tăng đáng kể hệ số an toàn của phương pháp này. Hơn nữa, công thức nhuộm của phương pháp này tương đối đơn giản. Thành phần điển hình bao gồm dung dịch đệm gồm axit axetic và natri axetat, ít hơn 0,2% chất làm chậm A và 0,3% -0,5% chất làm đều màu 1227. Khi thể tích thuốc nhuộm cao, thêm 2,0-3,0% urê. Quần áo cần nhuộm được đưa vào máy, thêm nước và nhiệt độ được nâng lên thấp hơn nhiệt độ cài đặt 5°C. Tất cả các trợ chất (trừ trợ chất hóa học) đều được thêm vào và máy chạy trong 10-15 phút. Sau đó, dung dịch thuốc nhuộm hòa tan hoàn toàn được thêm vào và máy chạy đến nhiệt độ đã cài đặt để giữ.

Nhuộm bão hòa đề cập đến phương pháp nhuộm trong đó tổng tích số của lượng thuốc nhuộm và chất làm chậm trong công thức nhuộm và giá trị f tương ứng của chúng tương đương với giá trị bão hòa nhuộm của sợi acrylic.

Chìa khóa của nhuộm bão hòa nằm ở việc kiểm soát lượng chất làm chậm thế hệ thứ hai, vì lượng chất làm chậm thế hệ thứ hai ảnh hưởng trực tiếp đến độ sâu và sắc thái của màu thu được.

Nhuộm thông thường kết hợp các ưu điểm của việc kiểm soát nhiệt độ mà không cần chất làm chậm và kiểm soát nhiệt độ bằng chất làm chậm, đồng thời sử dụng các đặc tính của chất làm chậm thế hệ thứ ba, khiến nó trở thành phương pháp nhuộm được áp dụng rộng rãi. Trong phương pháp này, chất làm đều màu 1227 và chất làm chậm A trong công thức nhuộm có tác dụng hiệp đồng. Chất làm đều màu 1227 chủ yếu hoạt động như chất khuếch tán và chất rửa. Lượng chất làm chậm trong công thức là 0,02%–0,4% và lượng chất làm phẳng 1227 là 0,2%–0,5%.

Hơn nữa, với sự phát triển của thuốc nhuộm phù hợp với sợi acrylic, phương pháp nhuộm cation loại di chuyển và phương pháp nhuộm cation loại phân tán cũng đã được phát triển trong những năm gần đây. Những điều này sẽ không được thảo luận ở đây.

5. Chỉnh sửa màu và vết nhuộm

Nếu phát hiện thấy sự khác biệt giữa quy trình nhuộm và mẫu trong quá trình sử dụng thuốc nhuộm cation, vui lòng xử lý như sau: Trước khi thêm dung dịch thuốc nhuộm cation, hãy hạ nhiệt độ bể nhuộm xuống 80oC. Sau khi thêm dung dịch thuốc nhuộm, duy trì nhiệt độ ở 80oC và khuấy trong 5 phút. Sau khi khuấy kỹ, hâm nóng đến nhiệt độ sôi để điều chỉnh màu. Tốt nhất là thực hiện một thử nghiệm quy mô nhỏ trước.

Khi vết thuốc nhuộm xuất hiện, hãy xử lý chúng như mô tả ở Chương 1.

Nếu việc nhuộm không đồng đều nghiêm trọng khi sử dụng thuốc nhuộm cation thì cần phải khử màu. Điều này liên quan đến việc tẩy trắng bằng clo để phân hủy thuốc nhuộm về mặt hóa học, sau đó là nhuộm lại.

Bất chấp các biện pháp khắc phục nêu trên, điều này vẫn có thể làm giảm chất lượng nhuộm, thậm chí gây tổn hại đến uy tín của xưởng nhuộm. Vì vậy, trước khi nhuộm thực tế, cần phải thực hiện cẩn thận các thử nghiệm ở quy mô nhỏ, thậm chí là thử nghiệm nhuộm và phối màu để ngăn ngừa tai nạn và giảm thiểu tổn thất.

6. Các biện pháp phòng ngừa khác

Để đạt được màu nhuộm đậm hơn, có thể thực hiện các biện pháp thích hợp trong quá trình sản xuất thực tế để đảm bảo rằng các nhóm chức năng trên sợi phản ứng hoàn toàn với thuốc nhuộm. Các biện pháp cụ thể bao gồm:

1) Tăng giá trị pH của dung dịch nhuộm để cho phép các nhóm chức axit của sợi ion hóa hoàn toàn và liên kết với thuốc nhuộm;

2) Thêm một lượng nhỏ chất mang, chẳng hạn như β-naphthol;

3) Giảm lượng chất ức chế cation thế hệ thứ hai;

4) Kéo dài thời gian nhuộm sôi hoặc sử dụng nhuộm ở nhiệt độ cao trên 100oC.

Nhuộm mức độ sợi acrylic chủ yếu đạt được bằng cách kiểm soát tốc độ nhuộm. Các nhãn hiệu sợi acrylic khác nhau có tốc độ nhuộm khác nhau. Vì vậy, cần phải hiểu rõ tính chất của sợi acrylic cần nhuộm trước khi nhuộm. Sau đó, thuốc nhuộm thích hợp có thể được chọn để giải quyết vấn đề này.

Ngoài ra, phạm vi nhiệt độ nhuộm chính trong công thức nhuộm có thể được xác định thông qua đường cong tốc độ nhuộm. Có thể đạt được mức độ nhuộm bằng cách duy trì nhiệt độ trong phạm vi này hoặc làm chậm tốc độ gia nhiệt.

7. Ghi chú đặc biệt

Cuối cùng, bất kể thuốc nhuộm, phương pháp hoặc máy được sử dụng là gì, một số vấn đề vận hành đều phổ biến và cần được chú ý đặc biệt:

1) Phụ gia hóa học: Một số chất trợ chất, chẳng hạn như axit axetic, cần được thêm vào trong quá trình nghiền bột;

2) Làm mát: Bởi vì quá trình nhuộm sợi acrylic xảy ra trên nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh của nó, việc làm mát đột ngột sẽ dẫn đến xơ cứng không đồng đều do tốc độ làm mát không nhất quán, ảnh hưởng nghiêm trọng đến cảm giác cầm trên tay. Vì vậy, việc làm mát phải được thực hiện từ từ;

3) Xử lý làm mềm: Chất trợ cation thường được sử dụng để làm mềm sợi acrylic.

Nhìn chung, chất lượng nhuộm của sợi acrylic không phụ thuộc vào một yếu tố duy nhất mà phụ thuộc vào sự kiểm soát phối hợp của nhiều bước quy trình. Từ quản lý chất lượng nước, xử lý cọ rửa và làm trắng, đến lựa chọn hợp lý thuốc nhuộm cation, sự kết hợp khoa học của các chất phụ trợ và kiểm soát chính xác chương trình nhiệt độ nhuộm, mọi chi tiết đều ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả nhuộm cuối cùng.

Trong sản xuất thực tế, việc kiểm soát tốc độ nhuộm là cốt lõi để đạt được màu nhuộm đồng đều của sợi acrylic. Các nhãn hiệu và thông số kỹ thuật khác nhau của sợi acrylic thể hiện sự khác biệt đáng kể về hiệu suất nhuộm; do đó, việc tiến hành thử nghiệm kỹ lưỡng ở quy mô nhỏ và nắm vững phạm vi nhiệt độ nhuộm chính trước khi sản xuất chính thức là rất quan trọng. Bằng cách thiết kế hợp lý quy trình nhuộm và ổn định các điều kiện vận hành, không chỉ có thể tránh được các vết nhuộm và sự khác biệt về màu sắc một cách hiệu quả mà hiệu quả sản xuất còn có thể được cải thiện và giảm thiểu rủi ro khi làm lại và lãng phí.

Với sự phát triển không ngừng của thuốc nhuộm cation và các chất trợ chất hỗ trợ, quy trình nhuộm sợi acrylic cũng liên tục được tối ưu hóa. Chỉ khi hiểu biết đầy đủ về các đặc tính của sợi và cơ chế nhuộm thì mới có thể đạt được hiệu quả nhuộm sợi acrylic chất lượng cao, ổn định và có thể kiểm soát được.