KỸ THUẬT NHUỘM xơ CELLULOSE với THUỐC NHUỘM TRỰC TIẾP

KỸ THUẬT NHUỘM XƠ CELLULOSE
VỚI THUỐC NHUỘM TRỰC TIẾP
I. Giới thiệu:

Thuốc nhuộm trực tiếp vốn được sử dụng để nhuộm cotton và các loại xơ cellulose khác.
Dung dịch trong nước nhuộm cotton luôn luôn có mặt các chất điện ly như NaCl và Na
2
SO
4

.
Thuốc nhuộm trực tiếp không yêu cầu sử dụng chất ăn màu và như tên gọi cùa nó, phương
pháp nhuộm cũng khá đơn giản. Vật liệu cần nhuộm được cho vào bồn theo sự hòa tan thuốc
nhuộm. Bồn sau đó được đun nóng dần dần, thường là đến nhiệt độ sôi, và thêm muối vào để
đẩy mạnh quá trình nhuộm.
Nhiều thuốc nhuộm trực tiếp tương đối rẻ. Chúng có đủ các loại màu nhưng lại không chú
trọng lắm đến độ bóng của màu. Nhược điểm chính của chúng là giảm độ bền màu khi giặt.
Điều này giới hạn việc sử dụng của chúng đối với các loại vật liệu ở khâu mà độ bền màu với
quá trình giặt không phải chú trọng. Độ bền màu với ánh sáng của thuốc nhuộm trực tiếp trên
sợi cellulose đa dạng từ yếu đến mạnh rõ rệt, mặc dù vậy cũng có một vài thuốc nhuộm tạo
phức với đồng kim loại có độ bền màu với ánh sáng rất tốt. Thông thường, sự sâu màu của quá
trình nhuộm, sự giảm độ bền màu trong quá trình xeo ứơt và sự tăng độ bền màu đối với ánh
sáng. Các phương pháp hậu xử lí khác nhau của quá trình nhuộm làm tăng độ bền màu khi giặt.
Tuy nhiên trong một vài trường hợp, các phương pháp hậu xử lí làm giảm độ bền màu đối với
ánh sáng. Chúng cũng có thể không gây ra sự thay đổi về màu mà tạo nên nhiều khó khăn
trong chỉnh sửa độ bóng và dung hòa màu sắc.
Cotton và các loại sợi Cellulose khác được nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp, sulfur, hoạt
tính, vat, azo- nhiều dạng nhuộm hơn các lọai xơ khác. Mỗi loại thuốc nhuộm này có các
phương pháp ứng dụng, bản chất nhuộm, giá cả tính bền, và giới hạn màu riêng, và thêm vào
đó cũng có những ưu nhược điểm riêng. Đối với mỗi nhóm, ứng dụng và các tính chất biểu
hiện là khác nhau một cách đáng chú ý, vì thế mà việc lựa chọn mỗi loại thuốc nhuộm để dùng

là không dễ. Thuốc nhuộm trực tiếp thường ngày nay không đáp ứng những yêu cầu về độ bền
giặt rất nghiêm ngặt dành cho trang phục và vải vóc. Trong những năm gần đây, thuốc nhuộm
trực tiếp phân phối trên thị trường làm giảm dần sự ưa chuộng của thuốc nhuộm hoạt tính.
Thuốc nhuộm sau này có độ bền màu với giặt tốt trên chất liệu cellulose và thường có màu
sáng.
II . Cấu tạo hóa học của thuốc nhuộm trực tiếp:
Thuốc nhuộm sulfonate azo là thành phần ưu thế của thuốc nhuộm trực tiếp (1, hình 14.1).
Chúng thường là hợp chất 2, 3, 4 gốc azo. Các dạng sau này thường là màu nâu và đen. Thuốc
nhuộm trực tiếp luôn có cấu trúc phân tử dài phẳng. Thông thường, mở rộng quy mô ghép đôi,
làm dài hơn sự hấp thu bước sóng ánh sáng cực đại. Thuốc nhuộm lục phải có hai dải hấp thu
nằm trong khoảng đỏ và tím của phổ thấy được. Thuốc nhuộm polyazo lục tất nhiên sẽ là màu
mờ và hơi xanh xanh. Thuốc nhuộm trực tiếp lục sáng có cấu trúc thuốc nhuộm vàng và xanh
liên kết với nhau bởi nhóm nối mà ngăn sự ghép đôi lẫn nhau của chúng (3, hình 14.1).
Có một vài thuốc nhuộm trực tiếp stilbene vàng và da cam thu được từ phản ứng trùng hợp
của acid 4-nitrotoluene-2-sulfonic. Những loại này thường có thành phần không xác định,
nhưng có stilbene, azo và nhóm azoxy. Sulfonate đồng phtalocyanin cho ra thuốc nhuộm màu
ngọc lam. Thuốc nhuộm này có độ bền với ánh sáng tốt, nhưng độ bền ướt thấp và kém nâng
cao màu. Nhiều loại thuốc nhuộm xanh dựa trên cấu trúc triphenodioxazine (4, hình 14.1) có
độ bền với ánh sáng tốt. Cũng có một phức đồng azo pre-matallised mà cho quá trình nhuộm
bền màu với ánh sáng (2, hình 14.1).
Nhiều sự lắp ráp thuốc nhuộm trực tiếp azo dựa trên benzidine và dẫn xuất của nó, như là
Congo đỏ (hình), và một vài loại được làm từ 2-naphthylamine, đã không cò sản xuất ở nhiều
nước. Benzidine và 2-naphthylamine được nghi là chất gây ung thư.
Mặc dù thuốc nhuộm trực tiếp có cấu trúc gần giống với thuốc nhuộm acid, nhưng chúng
thường có khối lượng phân tử nặng hơn và cấu trúc phân tử phẳng bị kéo dãn. Tuy nhiên không
có ranh giới rõ ràng giữa thuốc nhuôm acid và trực tiếp. Một vài thuốc nhuộm trực tiếp nhuộm
được sơị protein và nylon cũng như một vài thuốc nhuộm acid nhuộm được cotton.
III. Thuộc tính nhuộm của thuốc nhuộm trực tiếp:
III.1. Phân loại theo đặc tính nhuộm:
Phân loại thuốc nhuộm theo cấu trúc hóa học không được sử dụng nhiều để phân loại thuốc

nhuộm bởi vì có nhiều những thuốc nhuộm có cấu trúc tương tự nhau có thể có những ứng
dụng và tính chất phai màu khác nhau. Thuốc nhuộm trực tiếp khác nhau nhiều trong cách
nhuộm làm phát sinh vấn đề tương thích. Nhóm thuốc nhuộm trực tiếp phân theo thuộc tính
nhuộm vì thế mà có hiệu quả hơn. Phân loại thuốc nhuộm phổ biến là phân loại theo The
Society of Dyers and Colorists( SDC) dựa trên tính năng đều màu, khả năng đáp ứng với sự
tăng lên của nhiệt độ nhuộm và khi thêm muối trong suốt quá trình nhuộm kiệt.
III.1.1 Thuốc nhuộm trực tiếp SDC nhóm A:
Đây là nhóm thuốc nhuộm có khả năng tự đều màu với khả năng bám tốt, ngay cả khi có
sự xuất hiện của muối. Chúng thường cần một lượng muối tương đối cho quá trình ngấm kiệt
bởi vì khả năng nhuộm trực tiếp thấp hơn. Những thuốc nhuộm loại này thường là thuốc
nhuộm mono hoặc bis- azo khối lượng phân tử thấp và một vài nhóm anion sunfonate gắn trên
mỗi phân tử. Vì vậy mà chúng có khả năng tan tốt trong nước và không bị tập hợp lại trong
nước. Quá trình nhuộm bắt đầu ở 50
0
C với sự có mặt của muối, quá trình được đun nóng trong
khoảng 30- 40 phút thì đạt nhiệt độ sôi, giữ ở nhiệt độ sôi thêm 1 giờ nữa. Thêm muối với
lượng tăng dần để thúc đẩy quá trình ngấm kiệt, lượng muối tổng cộng 5- 20 owf NaCl tùy
thuộc vào độ đậm của màu và tỉ lệ dung dịch muối. Dù những thuốc nhuộm này sẽ cho quá
trình ngấm kiệt tốt hơn ở nhiệt độ thấp hơn, nhưng nhuộm tại nhiệt độ sôi lại đều màu hơn và
khả năng thâm nhập vào xơ tốt hơn.
III.1.2 Thuốc nhuộm trực tiếp SDC nhóm B:
Đây là những thuốc nhuộm nhạy cảm với muối hay có khả năng kiểm soát muối với tính
chất đều màu kém. Chúng có khối lượng phân tử lớn hơn thuốc nhuộm nhóm A, thường là bis
và tris- azo với một ít nhóm sunfonate trên mỗi phân tử. Chúng có tính năng kém trong việc
điều hòa quá trình nhuộm trực tiếp khi có muối, nhưng ngấm kiệt tốt hơn nhiều khi thêm một
lượng nhỏ muối. Phương pháp nhuộm giống nhóm A nhưng lượng muối ban đầu được bỏ qua.
Sự thêm dần dần của muối hòa tan, tại điểm sôi kiểm soát quá trình ngấm kiệt.
III.1.3 Thuốc nhuộm trực tiếp nhóm C:
Những thuốc nhuộm rất nhạy cảm với muối thể hiện khả năng bám kém. Quá trình nhuộm
đều màu phụ thuộc sự gia tăng của nhiệt độ nhuộm và sự thêm vào sau đó của lượng muối giới

hạn. Quá trình đòi hỏi tác nhân đều màu. Những thuốc nhuộm này là những thuốc nhuộm có
khả năng kiểm soát nhiệt độ. Bắt đầu nhuộm ở nhiệt độ thấp mà không có muối thêm vào.
Máng nhuộm được gia nhiệt từ từ, với sự quan tâm đặc biệt ở vùng nhiệt độ mà quá trình ngấm
kiệt xảy ra nhanh nhất. Một ít muối được thêm vào trong quá trình nhuộm sau đó tại nhiệt độ
sôi. Những thuốc nhuộm nà thường là thuốc nhuộm polyazo với rất ít nhóm sunfonate trên mỗi
phân tử, có khả năng nhuộm trực tiếp cao đối với sợi cellulose. Tại những nhiệt độ nhuộm thấp
hơn, chúng nghiêng về khả năng bị kết tụ trong dung dịch và nhạy cảm với sự thêm vào của
muối. Muối trong máng nhuộm làm cản trở quá trình ngấm kiệt tại nhiệt độ thấp và thậm chí
thúc đẩy sự kết tụ nhiều hơn. Mức độ kết tụ thuốc nhuộm càng cao, hàm lượng của các phân tử
thuốc nhuộm khuếch tán vào sợi càng thấp, và vì thế hiệu suất quá trình nhuộm càng thấp. Sự
kết tụ của thuốc nhuộm quá lớn nên không thể thâm nhập vào sợi.
Quá trình phân loại SDC liên quan đến những thử nghiệm quá trình nhuộm với tỉ lệ dung
dịch 30: 1. Thử nghiệm độ bám và độ nhạy cảm với muối được thực hiện bằng cách sử dụng
thuốc nhuộm dưới sự kiểm tra của thuốc nhuộm tiêu chuẩn để so sánh. Kiểm tra độ bám được
kiểm soát tại nhiệt độ sôi với sự có mặt của 10% owf muối sử dụng trong quá trình nhuộm của
thuốc nhuộm thử nghiệm với một khối lượng tương đương của cotton chưa nhuộm. Thuốc
nhuộm biểu thị độ bám tốt, có khả năng so sánh với đặc tính này của thuốc nhuộm tiêu chuẩn,
thuộc vào nhóm A. Với những thuốc nhuộm biểu hiện khả năng bám kém, người ta thử nghiệm
độ nhạy cảm của nó với muối. Quá trình nhuộm được chuẩn bị ở nhiệt độ sôi với sự có mặt của
0.6, 0.8, và 1.0% owf muối trong 30 phút. Mẫu đã nhuộm được lấy ra và thay bằng khối lượng
tương đương một vật liệu chưa nhuộm, muối sau đó được cho vào cho đạt tổng cộng 20% owf
NaCl và quá trình nhuộm được tiếp tục thêm 30 phút nữa. Đối với thuốc nhuộm nhóm B, mẫu
được lấy ra đầu tiên, nhuộm ở nồng độ muối thấp, sáng hơn hoặc tương đương với mẫu thứ hai
với sự có mặt thêm của muối. Đối với thuốc nhuộm nhóm C, quá trình nhuộm đầu tiên màu tối
hơn quá trình sau.
Một cuộc kiểm tra về cấu trúc phân tử của ba nhóm thuốc nhuộm cho thấy, từ nhóm A đến
nhóm C nhìn chung khả năng nhuộm trực tiếp tăng dần vì khối lượng phân tử tăng và số nhóm
sunfonate trên mỗi phân tửgiảm dần. Vì thế, thuốc nhuộm nhóm C rửa lâu phai hơn thuốc
nhuộm nhóm B, thuốc nhuộm nhóm B lâu phai hơn thuốc nhuộm nhóm A.
Tuy vậy, sự phân loại SDC không được áp dụng cho quá trình nhuộm ở tỉ lệ dung dịch thấp

trong quá trình nhuộm jig, jag hay pad. Trong trường hợp này, một cuộc kiểm tra với chất chỉ
thị là có ích cho việc kự chọn thuốc nhuộm thích hợp. Ở tỉ lệ dung dịch thấp, quá trình kết tụ
thuốc nhuộm thể hiện rõ hơnvì thuốc nhuộm bị tập trung lại nhiều hơn.
Thuốc nhuộm trực tiếp SDC nhóm B có thể đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ cũng như lượng
muối để đạt sự đều màu.
III.2. Giới thiệu phương pháp nhuộm:
Việc lựa chọn thuốc nhuộm cụ thể cho quá trình nhuộm xơ cellulose phụ thuộc đặc tính
quá trình nhuộm, yêu cầu về tính lâu phai có tính đặc trưng, bất kỳ quá trình được sử dụng sau
đó là để cai thiện tính lâu phai. Ngoài ra còn liên quan đến quá trình hậu xử lý. Khả năng
nhuộm màu của thuốc nhuộm trực tiếp trên các loại sợi khác được xem xét ở phần khác. Quá
trình nhuộm trực tiếp cho xơ cellulose được thực hiện trong môi trường trung tính.Quá trình
nhuộm được tăng nhiệt dần để thúc đẩy quá trình khuếch tán và đều màu của thuốc nhuộm,
thường là với sự tăng dần của muối để ngấm kiệt. Hình 14.2 mô tả một quy trình nhuộm điển
hình.
Hình 14.2
Quá trình nhuộm với tỉ lệ dung dịch từ khoảng 30: 1 cho thiết bị nhuộm sợi hở, đến 20: 1
cho thiết bị nhuộm trục kéo, 5: 1 cho thiết bị nhuộm dòng(jet) và khối(package) và nhỏ hơn 1:
1 cho thiết bị khuôn(jig) và đệm( pad).
Thuốc nhuộm trực tiếp thường hòa tan tốt vào nước nhưng độ tan giảm khi có muối. Ở nhiệt
độ và tỉ lệ dung dịch thấp, sự hòa tan thuốc nhuộm có giới hạn có thể trở nên tới hạn khi
nhuộm thẫm màu. Bất cứ các hạt thuốc nhuộm không hòa tan nào tiếp xúc với bề mặt lại
thường cho các màu lốm đốm. Dung môi nhuộm được chuẩn bị bằng cách đổ nước sôi lên trên
bột nhão của thuốc nhuộm, được chuẩn bị với một vài tác nhân làm ướt nếu như là bột khó
thấm ướt. Một số thuốc nhuộm đòi hỏi nước mềm để tránh sự kết tủa của ion Ca
2+
, Mg
2+
với
sunfonate của thuốc nhuộm. Một số khác tạo muối hoặc phức có màu khác với kim loại như
Cu, Fe, thỉnh thoảng có trong nguồn nước. Tác nhân cô lập EDTA sẽ liên kết với các ion kim

loại và tránh được vấn đề trên. Sodium haxemetaphosphat là chất cô lập được ưa chuộng hơn
để tạo phức với Cu. Tác nhân EDTA cô lập Cu bằng cách tạo phức Cu- EDTA rất bền.
Tác nhân đều màu có lợi khi sử dụng thuốc nhuộm khó bám dính. Chúng là những chất hoạt
động bề mặt, hoặc hỗn hợp các chất hoạt động bề mặt, dựa trên tác nhân nonionic polyethylene
exide và có thể chứa một vài tác nhân canionic. Hỗn hợp này hình thành phức với nhiều loại
thúoc nhuộm anionic, trong đó có thuốc nhuộm trực tiếp. Thể phức hợp ở nhiệt độ tương đối
thấp làm giảm nồng độ thuốc nhuộm tự do trong máng và vì thế tốc độ nhuộm giảm đi. Phân tử
phức bổ trợ thuốc nhuộm quá lớn nên không thể thâm nhập lỗ rỗng trong xơ. Các chất hoạt
động bề mặt sẽ phân tán phức chất bổ trợ nhuộm vỡ ra, giải phóng thuốc nhuộm tự do, mà sau
đó sẵn dùng cho quá trình nhuộm. Bằng cách này, tốc độ tăng nhiệt kiểm soát tốc độ ngấm
kiệt, làm cho thuốc nhuộm cải thiện tính năng đều màu.
Nhiệt độ nhuộm cao với sợi cellulose cho khả năng bám dính tốt hơn, nguy cơ kém đều
màu thấp hơn và khả năng thâm nhập sợi tốt hơn. Thuốc nhuộm SDC nhóm B và C bám dính
tốt hơnở 120
0
C, mặc dù quá trình ngấm kiệt trong máng nhuộm thường có nhiệt độ thấp hơn.
Việc giảm nhiệt độ nhuộm về cuối của quá trình mỗi lúc đều màu sẽ cải thiện quá trình ngấm
kiệt. Tuy nhiên, ở 120
0
C có nguy cơ làm phân hủy hoặc làm giảm lượng thuốc nhuộm azo cao
hơn. Vì thế thuốc nhuộm phải được chọn lọc kĩ lưỡng.
Tẩy trắng và làm sáng làm tiêu tốn nhiều nước và hơi nước. Vì năng lượng tiêu tốn tăng,
nhiều cơ sở nhuộm vải cotton xám và cotton polyester kết hợp quá trình nhuộm và quá trình
tẩy trắng, cho kết quả hài lòng hơn. Cách này có khả năng cho màu sâu và đầy trên bề mặt, nơi
mà các tạp chất chính được loại bỏ là chất dầu được sử dụng trong quá trình kết dính. Để có
màu sáng hơn, thường tẩy và nhuộm đồng thời, và sau đó thêm hydrogen peroxide và alkali
vào quá trình ngấm kiệt và làm sáng ở 80- 90
0
C. Đây là quá trình hậu tẩy trắng( post-
bleaching). Theo cách này, máng nhuộm chỉ được gia nhiệt 2 lần, giảm tiêu thụ hơi nước. Các

nhf cung cấp đề nghị thuốc nhuộm cho loại quy trình kết hợp này là phải bền vững với kiềm
alkali và chống phai trong suốt quá trình post- bleaching.
Những vấn đề liên quan đến chất cặn phát sinh trong quá trình nhuộm padding với thuốc
nhuộm trực tiếp bởi những thuộc tính cố hữu của nó đối với cellulose. Để tối thiểu hóa điều
này, thuốc nhuộm được chọn phải có tỉ lệ va đập tương đối thấp. Quá trình padding có thể thực
hiện ở nhiệt độ cao hơn trong khoảng 50- 90
0
C, với thuốc nhuộm có tối thiểu lượng muối, để
giảm sự nhuộm trực tiếp. Thuốc nhuộm trực tiếp nhóm A có xu hướng bám dính trong suốt quá
trình sấy và hấp. Thuốc nhuộm nhóm C có độ va đập mạnh và tạo nhiều cặn nhất. Thuốc
nhuộm nhóm B vì thế là sự lựa chọn tốt nhất cho quá trình nhuộm liên tục. Thuốc nhuộm với
tính năng nhuộm trực tiếp khác nhau nhiều rõ ràng không thể áp dụng cùng nhau trong quá
trình padding.
Những quá trình nhuộm padding chính:
- pad với thuốc nhuộm , sấy, pad với muối, hấp.
- pad với thuóc nhuộm, hấp.
- pad với muối, pad thấm ướt với thuốc nhuộm, hấp.
Vật liệu cotton/ polyester có thể được nhuộm liên tục bởi quá trình padding với sự kết hợp
của thuốc nhuộm trực tiếp có khả năng xảy ra khi có hypoclorit hoặc chất tẩy trắng
dithionite( Na
2
S
2
O
4
). Nó phá hủy thuốc nhuộm trên xơ bởi quá trình oxi hóa biến đổi. Điều này
gây khó khăn cho quá trình xử lý sau nhuộm. Tác nhân xử lý sau nhuộm cationic phải được
loại bỏ khỏi sản phẩm đã tẩy trắng với formic acid vì chúng ảnh hưởng đến quá trình tái
nhuộm. Phức Cu có thể được tách ra khỏi phức thuốc nhuộm- kim loại bằng xử lý với EDTA,
thường cho màu nhạt hơn, và sau đó được tẩy trắng hoặc nhuộm lại.

III.3. Vấn đề trong nhuộm batch( lô) với thuốc nhuộm trực tiếp:
Có nhiều vấn đề làm phức tạp quá trình nhuộm của xơ cellulose với thuốc nhuộm trực
tiếp. Clo còn thừ trong vải từ chất tẩy trắng hypochlorit có thể tẩy đi một vài loại thuốc nhuộm.
Giải pháp giảm lượng Clo bởi sodium bisunfate sau đó rất có lợi cho quá trình nhuộm. Sự ăn
mòn của thiết bị nhuộm bằng thép bởi sodium clorua( NaCl) cũng đáng phải quan tâm. Nó tệ
hơn ở nhiệt độ cao và với muối Glauber( Na
2
SO
4
.10 H
2
O) hoặc calcine sodium sunfat. Hai chất
này thường ưa chuộng hơn nhưng thường đắt hơn.
Thời gian nhuộm lâu hơn và nhiệt độ cao hơn làm gia tăng nguy cơ biến đổi một vài thuốc
nhuộm trực tiếp azo bằng cách giảm các nhóm chức trong sợi cellulose. Nó có khả năng xảy ra
với sợi visco khối lượng phân tử thấp hơn. Với điều kiện có kiềm, Ammonium sunfat trong
máng nhuộm họat động như một đệm acid mỏng chống lại loại biến đổi này. Như một sự lựa
chọn, sự biến đổi thuốc nhuộm azo bởi cellulose có thể được ngăn chặn bằng cách thêm vào
tác nhân oxi hóa nhẹ như muối sodium của m- nitrobezene sunfonic acid. Nhuộm với thuốc
nhuộm trực tiếp được thực hiện trong môi trường trung tính, cần thiết để trung hòa cẩn thận vật
liệu sau quá trình tẩy và phải biết pH của nguồn nước. Một vài thuốc nhuộm trực tiếp không
ổng định ở nhiệt độ caovà các nhóm chức dễ phân hủy như nhóm amide trong lọai thuốc
nhuộm CI Dỉect Red 83 có thể bị thủy phân.
III.4. Tốc độ nhuộm trực tiếp và sự tương hợp:
Tốc độ nhuộm cotton với thuốc nhuộm trực tiếp có thể khác nhau nhiều đối với mỗi loại
thuốc nhuộm:
Tốc độ nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp đơn phụ thuộc vào điều kiện nhuộm thực tế và có
thể không phụ thuộc tính chất của hỗn hợp đã được hướng dẫn trong thuốc nhuộm thương
mại.Một cách lý tưởng, thuốc nhuộm phải thể hiện tính đồng nhất. Khi quá trình nhuộm tiến
triển, màu của vật liệu sẽ dần dấn sẫm màu nhưng sau đó sẽ luôn có màu sắc giống nhau. Vì

thế, những thuốc nhuộm trong hỗn hợp phải luôn có tốc độ n gấm kiệt tương tự nhau và phải
tương thích. Sự tương thích của thuốc nhuộm trực tiếp phụ thuộc tốc độ nhuộm, tỉ lệ bám dính,
và sự nhạy cảm với muối của nó. Sự khác màu khi quá trình nhuộm tiến triển biểu thị nhiều
hơn sự khác nhau về độ sâu màu. Thuốc nhuộm không tương thích cũng có xu hướng cho quá
trình nhuộm không đều màu.Chúng có tốc độ bám dính, mức độ thâm nhập vào sợi khác nhau.
Vì tốc độ khuếch tán không giống nhau và làm thay đổi màu của vải trong quá trình nhuộm vỉ
tốc độ hấp phụ tổng thể khác nhau.
Ưu tiên lựa chọn kết hợp thuốc nhuộm tương thích trong vòng một nhóm phân loại SDC.
Sự kết hợp của một vài loại thuốc nhuộm nhóm A và B, hay B và C là có khả năng, tuy nhiên
nó phụ thuộc độ tương đồng trong tính chất. Một cách lý tưởng, tất cả thuốc nhuộm được chọn
phải có tốc độ ngấm kiệt tương tự nhau và thường có cùng điện tích ion phân tử. Thuốc nhuộm
với tỉ lệ ngấm kiệt thấp nhưng bám trụ tốt( SDC nhóm A) có ích cho quá trình làm bóng ở cuối
quá trình nhuộm.
Một thử nghiệm rất hữu ích cho việc xác định sự tương thích của thuốc nhuộm. Những vật
mẫu nhỏ cotton với khối lượng tương đương được nhuộm trong cùng một máng với hỗn hợp
thuốc nhuộm trực tiếp. Tại những thời điểm khác nhau, một mẫu nhỏ đã được nhuộm được
tách khỏimáng và thay thế bằng mảnh vải chưa nhuộm giống y như vậy. Một loạt các mẫu đã
nhuộm được sắp xếp để theo sụ tăng lên của thời gian nhuộm, độ sâu màu giảm dần, nếu màu
sắc không khác nhau thì thuốc nhuộm sử dụng là tương thích. Loạt mẫu đó được thêm vào
máng nhuộm trong suốt quá trình nhuộm sẽ có độ sâu màu tăng lên, nhưng vẫn thể hiện màu
sắc như nhau, được sắp xếp theo thời gian nhuộm.
Kết quả của việc kiểm tra tính tương hợp của thuốc nhuộm trực tiếp chỉ có giá trị dưới điều
kiện nhuộm được cho. Tốc độ ngấm kiệt phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nhuộm và nồng độ
muối. Ví dụ, cho hỗn hợp CI Direct Blue 1 và Direct Yellow 12 tại 60
0
C, thuốc nhuộm vàng
nhuộm cotton nhanh hơn thuốc nhuộm xanh trong 0.01M NaCl, nhưng lại ngược lại trong
0.10M NaCl.
Đối với một vài hỗn hợp hai thuốc nhuộm trưc tiếp, sự có mặt của thuốc nhuộm thứ hai làm
giảm tốc độ ngấm kiệt cân bằng của những thành phần khác. Sự hình thành một phức của hai

thuốc nhuộm trong máy nhuộm sẽ lý giải cho điều này. Phép chụp ảnh quang phổ của thuốc
nhuộm xác nhận sự hình thành phức này. Quang phổ của hai thuốc nhuộm ở nhiệt độ phòng
không phải cho kết quả của hai phổ đơn giản riêng rẽ của mỗi thuốc nhuộm, mà chỉ ra sự tương
tác của chúng. Mặc dù vậy, sự tương tác ở nhiệt độ cao phải được xem xét. Cũng với Direct
Blue 1 và Yellow 12, loạt thuốc nhuộm đạt được với hỗn hợp hai loại thuốc nhuộm này, nếu
thực hiện ở nhiệt độ tăng dần thì nhạt hơn và nghiêng về phía màu xanh hơn. Khi nhiệt độ tăng
lên, tổng lượng thuốc nhuộm vàng giảm một cách đáng kể, lượng thuốc nhuộm xanh tăng nhẹ,
trái ngược với nó khi nhuộm một mình ở cùng nhiệt độ. Trong quá trình nhuộm với thuốc
nhuộm trực tiếp, có rất nhiều hiện tượng không giải thích được. Rõ ràng là, sự lụă chọn thuốc
nhuộm kết hợp phải cẩn thận, theo lời khuyên của nhà cung cấp và phải làm một vài thí
nghiệm sơ bộ.
IV. Ảnh hưởng của các điều kiện nhuộm khác nhau:
IV.1.Ảnh hưởng của muối được thêm vào:
Dần dần thêm muối vào bồn nhuộm giúp cho thuốc nhuộm trực tiếp tiếp xúc với xơ
cellulose. Ảnh hưởng thật sự của điều này trong giai đoạn nhuộm là làm biến đổi một cách
đáng cân nhắc mỗi thuốc nhuộm một khác. Muối cung cấp ion Natri để cân bằng thế năng bề
mặt của cotton ướt. Tất cả xơ đều được ngâm trong nước để tăng thế năng bề mặt. Đây là đặc
điểm của hai pha bất kì tương tác với nhau- một sẽ tạo một lớp điện tích nhỏ ở bề mặt của nó,
ngược dấu với lớp điện tích của pha khác. Điều này xảy ra bởi một bề mặt nhận electron tốt
hơn bề mặt khác. Trường hợp của cellulose ở pH = 7, nước nhường electron tốt hơn cellulose.
Nhóm carboxylate mang điện tích âm, từ sự oxi hóa alcolhol ở carbon-6 trong một vài đơn vị
glucose, cũng gia tăng lớp điện tích bề mặt.
Lớp điện tích âm của bề mặt cellulose đẩy các phân tử nhuộm anion. Nồng độ cao ion Natri
bao quanh cân bằng điện tích với lớp này. Dung dịch lập tức phun vào sẽ phá lớp bề mặt ở nơi
mà lớp điện tích này tác động. Việc đo thế năng chênh lệch giữa bên trong sợi-nơi mà thuốc
nhuộm được hấp thụ, và dung dịch bên ngoài là khong thể được. Dòng chảy và thế năng zeta,
tăng lên khi dung dịch nước phun qua đầu xơ, giữ giữa 2 bản điện cực, thì có thể đo được. Giá
trị này có thể thấp hơn thế năng tổng cộng chênh lệch giữa bên trong xơ và bên ngoài dung
dịch. Như đã mong đợi, thế năng zeta âm của coton giảm xuống bởi dung dịch muối, đặc biệt
là các ion kim loại đa hóa trị, và được tăng lên bởi thuốc nhuộm trực tiếp anion.

Ảnh hưởng của muối được thêm vào là yếu tố quan trọng nhất trong nhuộm sợi cellulose
bằng thuốc nhuộm trực tiếp. Trong nhuộm có hai đối tượng: sự phun hơi tốt và sự đều màu tốt.
Cả hai đều phụ thuộc vào khả năng diều khiển muối của quá trình nhuộm, hoặc là dần dần
thêm muối suốt quá trình nhuộm ảnh hưởng như thế nào đến giới hạn nhiệt độ. Không may,
khả năng điểu khiển muối là độc lập với nhiệt độ nhuộm. Đối với những mục tiêu thực tế, nó
cũng hữu dụng cho một vài ý tưởng về độ phun khí ở các nồng độ muối khác nhau cho mỗi
thuốc nhuộm, có thể ở nhiệt độ nhuộm khác nhau. Đối với hai loại thuốc nhuộm có cùng độ
ngấm, muối có ảnh hưởng tốt trên sự phun hơi của loại có lượng lớn sulfonat, và ngoài ra lớp
phân tử âm rộng hơn. Năng lượng bề mặt âm của sợi đẩy mạnh các phân tử nhuộm tích điện
đến khoảng xa hơn vì thế mà thuốc nhuộm này sẽ phản ứng với nhiều phụ gia muối. Tuy nhiên,
kết luận này không phải là một giá trị thực tế cần thiết bởi vì thuốc nhuộm trực tiếp trên thị
trường chứa sẳn nhiều chất điện li.
Bản chất của anion trong chất điện li được thêm vào có ít ảnh hưởng trên thuốc nhuộm được
hấp phụ. Vì vậy, NaCl và Na
2
SO
4
, ở cùng nồng độ ion Na tổng cộng, có cùng ảnh hưởng. Lớp
điện tích dương cao trên cation đấy mạnh sự tăng hấp phụ vì các ion kim loại đa hóa trị trung
hòa năng lượng bề mặt âm hiệu quá hơn, do đó làm tăng lực đẩy của sự tương tác giữa các
anion nhuộm. Các muối kim loại đa hóa trị, tất nhiên, đắt hơn NaCl, là sự lựa chọn thông
thường của các thợ nhuộm.
IV.2.Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Sự tăng nhiệt làm tăng giới hạn nhuộm và giới hạn của dự di chuyển thuốc nhuộm. Từ
nguyên lí Le Chatelier cho cân bằng quá trình nhuộm tỏa nhiệt, quá trình ngấm kiệt sẽ giảm khi
nhiệt độ nhuộm tăng, đối với thuốc nhuộm trực tiếp trên sợi cellulose (hình 4.2). Dù vậy, nhiệt
độ nhuộm cao hơn đảm bảo sự đều màu tốt và thấm thuốc nhuộm tốt hơn vào xơ với sợi được
bó chặt. Thực tế, thuốc nhuộm trực tiếp thường cho phép ngấm kiệt hoàn toàn trong bồn làm
nguội sau cùng hết. Đối với quá trình nhuộm đẳng nhiệt, một vài thuốc nhuộm, tất nhiên, đưa
ra sự khởi đầu làm tăng quá trình ngấm kiệt cân bằng, đạt đến nhiệt độ tận trích tối đa, sau đó

quá trình tận trích giảm dần khi nhiệt đô nhuộm tăng nhiều lên ((b) hình 14.4). Còn những loại
khác, chỉ thể hiện sự tăng độ tận trích ở nhiệt độ lên đến nhiệt độ sôi ((c) hình 14.4).
Hình 14.4
Sự biến đổi
khác nhau như
trên của độ tận
trích thuốc nhuộm
trực tiếp phụ
thuộc vào hai ảnh
hưởng trái ngược
nhau của việc làm
tăng nhiệt độ
nhuộm. Đây là
những ảnh hưởng
thông thường của
việc làm tăng
nhiệt độ nhuộm và
giảm ngấm kiệt
bồn nhuộm bởi vì quá trình nhuộm là tỏa nhiệt, và sự nâng cao giới hạn nhuộm đặc biệt ở nhiệt
độ thấp hơn. Tăng nhiệt độ cũng đẩy mạnh sự tái kết tụ thuốc nhuộm trong dung dịch nhuộm
làm giải phóng nhiều các phân tử nhuộm riêng rẻ vào sơ.
Nhà sản xuất thường đề cao nhiệt độ của quá trình ngấm kiệt tối đa và cung cấp các mô tả
về nhiệt độ nhuộm tối ưu. Thuốc nhuộm CI Direct Yellow, Direct Red 81 và direct Yellow 28
có exhaustion tối đa ở 30
o
C, 60
o
C và 100
o
C, một cách tách biệt, khoảng chừng tương đương

với chế độ của thuốc nhuộm (a), (b), và (c) trong hình 14.4. Dù vậy, nhiệt độ nhuộm thật sự có
thể phụ thuộc vào sự hạn chế của thiết bị. Ví dụ như, chạy máy nhuộm jig không thể tạo ra
nhiệt độ nhuộm đến 85
o
C.
IV.3. Ảnh hưởng của pH nhuộm:
Nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp thường đi kèm với dung dịch trung tính. Dưới môi trường
kiềm, xơ cellulose có năng lượng âm lớn hơn, một phần là do tăng sự phân ly của nhóm OH
của cellulose, và quá trình ngấm kiệt giảm xuống. Oxycellulose, có trong cotton mà được tẩy
trắng, có sự cân đối cao hơn với nhóm carboxyl, và được nhuộm màu nhạt hơn cellulose còn
nguyên bởi vì ion carboxylate đẩy lùi “anion nhuộm của chất mang giống nhau”. Nhuộm trong
sự có mặt của acid formic duy trì sự ion hóa của nhóm carboxyl và oxycelluslose sau đó được
nhuộm với khoảng độ sâu màu giống như cellulose thông thường. Dưới điều kiện kiềm, làm
yếu nhóm cuối cùng, đặc biệt dễ thấy ở cellulose khối lượng phân tử thấp như viscose, làm yếu
một vài thuuốc nhuộm trực tiếp azo, tăng hiệu suất nhuộm. Thông thường, tất nhiên, nếu
nhuộm sợi cellulose trong dung dịch acid, chỉ acid yếu được sử dụng và acid dư trong sản
phẩm được rửa kỷ lưỡng trước khi sấy khô. Điều kiện nhuộm acid mạnh thiên về sự thủy phân
cellulose có acid xúc tác. Bất kì một lượng nhỏ acid vô cơ dư lưu lại trên vật liêu có thể gây ra
vết rách đáng kể.
IV.4 . Ảnh hưởng của tỉ lệ dung dịch:
Như trong 10.4.3, quá trìn ngấm kiệt trong bồn nhuộm sẽ tăng cùng với sự giảm tỉ lệ dung
dịch nhuộm. Đây là điều hiển nhiên đối với thuốc nhuộm trực tiếp. Điều này có nghĩa là
nhuộm ở tỉ lệ dung dịch thấp làm giảm lượng thuốc nhuộm dư trong dòng ra. Nó cũng tiêu thụ
ít nước và hơi, và cho phép nồng độ muối được thêm vào ít. Có một quá trình nhuộm theo
hướng mạnh lên khi ở tỉ lệ dung dịch thấp là khả thi. Nó luôn được nhắc nhở, tuy nhiên, đòi
hỏi lượng thuốc nhuộm sau đó phải được hòa tan vào bồn với dung tích giảm. Điều quan trọng
để đảm bảo là thuốc nhuộm, thật ra, trong dung dịch lúc bắt đầu quá trình nhuộm khi nhiệt độ
tưong đối thấp và sau khi thêm muối.
V. Xử lí sau nhuộm của thuốc nhuộm trực tiếp:
Xử lí sau nhuộm của thuốc nhuộm trực tiếp trên vật liệu cellulose mục đích là nâng cao tính

bền giặt bởi việc tăng trọng lượng phân tử của thuốc nhuộm. Điều này làm nó ít tan và khuếch
tán chậm. Một vài trong số các quá trình này làm giảm độ bền sáng của thuốc nhuộm. Xử lí sau
nhuộm là rất khó và tiến hành rất tốn tiền, và thường gây ra những thay đổi về màu mà còn cản
trở sự hiệu chỉnh độ bóng và sự đều màu. Nhiều phương pháp xử lí sau nhuộm của thuuốc
nhuộm trực tiếp bây giờ đã hạn chế dùng vì thuốc nhuộm hoạt tính cho ra quá trình nhuộm với
độ bền màu khi giặt tốt hơn.
V.1. Sự diazo hóa và sự gắn màu:
Sự diazo hóa của thuốc nhuộm trực tiếp với các nhóm cơ bản là amino aromatic, được gắn
theo bởi cặp ion diazo với điều kiện thích hợp, có thể là một phương pháp xử lí sau nhuôm rất
hữu hiệu. Primuline, CI Direct Yellow 59, (7, hình 14.5), là một ví dụ cổ điển về thuốc nhuộm.
Diazo hóa gồm nghiên cứu sự nhuôm màu vàng với dung dịch acid của NaNO
2
ở nhiệt độ
phòng hoặc thấp hơn. Cả hai nhóm mang màu amine và phenol đều được sử dụng. Thuốc
nhuộm được azo hóa trong vật liệu là nhạy với ánh sáng và hơi nóng vì vậy ngay lập tứa gắn
lại trong trong bồn 1 giây nên chứa sẵn nhóm mang màu là cần thiết. Lần giặt cuối cùng loại
bất cứ thuốc nhuộm nào kết tủa trên bề mặt xơ, để đảm bảo độ nề màu tốt với giặt và đánh
bóng. Mặc dù độ bền giặt tăng trong một mức độ, nhưng cũng thường ccó một sự thay đổi màu
dễ nhận thấy. Ví dụ, nhuộm với Primuline, diazo và gắn màu với 2-naphthol (8), đổi từ váng
sang đỏ. Kĩ thuật này hữu dụng cho màu hải quân rẻ tiền và đen với độ bền màu 3-4 nhưng
ngày nay ít sử dụng.

V.2 Liên kết với muối diazo.
Thuốc nhuộm trực tiếp với vị trí tự do ortho và para là nhóm hydroxyl hay amino phản ứng
với ion diazo tương ứng để tạo ra 1 hay 2 nhóm thế. P-Nitroaniline, diazo hóa trong dung dịch
HCl có các hạt bị kết tủa, được dùng rộng rãi cho mục đích này.
V.3. Xử lí sau nhuộm với Formaldehyde.
Dạng xử lí sau nhuộm này là có thể áp dụng với hầu như là thuốc nhuộm đen. Phân tử
nhuộm được kết nối bởi nhóm methylene, thườgn là ở vị trí ortho với nhóm hydroxyl và
amino. Quá trình nhuộm được xủ lí với acid acetic và formaldehyde trong dung dịch ở 70-

80
o
C. Phương pháp xử lí sau nhuộm này có thể dẫn đến làm giảm đô bền màu với ánh sáng.
V.4 Sự hình thành phức kim loại.
Trong cách xử lí sau nhuộm này, ion đồng và chrom biến đổi thuốc nhuộm thành phức kim
loại. cấu trức ligand phổ biến nhất là hợp chất o,o’-dihydroxyazo, hoặc dimethyl ether của nó.
Sau đó nhóm methyl bị thay thế và thuốc nhuộm chuyển sang phức của hợp chất dihydroxyazo
(9 và 10. hình 14.6). Lớp mạ đồng dẫn đến việc xử lí nhuộm với acid acetic và dung dịch đồng
sulfate và đung nóng tới 70-80
o
C. Sự tạo phức thường làm tăng độ bền sáng. Quá trình dẫn đến
có sự thay đổi về màu và và có thể thuận nghịch trên màu khi giặt được lặp đi lặp lại để tách
kim loại. Kết quả này dần làm giảm độ bền màu khi giặt. Cả đồng và chrom không được thân
thiện với môi trường. Xử lí đồng sau nhuộm vẫn còn sử dụng cho một vài màu nâu, xanh hải
quân và đen bóng, chú y là có cực tiểu ion đồng trong dòng ra. Vì vấn đề này, hầu hết thuốc
nhuộm Phức đồng được kim loại hóa lại lần nữa bởi nhà sản xuất. Dù nhận thấy dòng ra có
một lượng nhỏ đồng khi kim loại hóa vẫn chưa lấy hết, thuốc nhuộm trực tiếp bây giờ đang cho
phép đạt đến điểm giới hạn vượt trội.
Hình 14.6
V.5 Thuốc
hãm màu
cation.
Phương
pháp xử lí
sau nhuộm
này gồm sự
kết tủa của
thuốc nhuộm anion trên cotton với hợp chất hoạt động bề mặt cation hoặc polymer trong nước
ấm. Nó có khuynh hướng làm giảm độ bền màu với ánh sáng của thuốc nhuộm. Sự đổi màu chỉ
xảy ra yếu.

V.6 Nhựa và chất nối ngang.
Nhựa amino và chất liên kết ngang là truyền khả năng bền kích thước với cotton và vải
viscose và cung cấp sự chống lại nhàu và các tính chất dễ chăm sóc. Những cái này cũng kết
thúc sự tăng độ bền ướt của thuốc nhuộm trực tiếp nhưng lần nữa có thể giảm độ bền sáng và
làm thay đổi màu.
Loại Thuốc nhuộm Indosol SF là SDC lớp B và C, đồng tạo phức với thuốc nhuộm trực
tiếp. Sau nhuộm , vải cotton có thể được dừng bằng cách đệm với chaất lỏng Indosol CR, cho
phép sấy khô và xử lí. Điều này truyền cho độ bền kích thước và hồi phục các vết nhăn tốt với
độ bền độ bền giặt và làm giảm độ bền sáng.