Mực in hoàn nguyên (Vat Dyes/Indanthrene Dyes) đại diện cho đỉnh cao của công nghệ tạo màu trong ngành dệt may, mang lại độ bền màu (Fastness) gần như tuyệt đối, đặc biệt là độ bền ánh sáng và độ bền giặt cao nhất trong ngành dệt may. Nhờ những đặc tính này, mực in hoàn nguyên là lựa chọn bắt buộc cho các sản phẩm cần chất lượng màu sắc không phai, như vải quân phục, vải nội thất ngoài trời, hoặc quần áo bảo hộ.
Tuy nhiên, việc sử dụng mực in hoàn nguyên đòi hỏi kiến thức hóa học và kỹ thuật sản xuất chính xác. Khác với thuốc nhuộm hoạt tính (Reactive Dyes) tan trong nước, mực in hoàn nguyên không tan trong nước ở dạng nguyên thủy. Để sử dụng, chúng phải trải qua quá trình hoàn nguyên (Reduction), biến thành dạng muối tan trong nước gọi là Leuko Salt, sau đó mới in lên vải và cố định màu.
Sự phức tạp trong việc kiểm soát môi trường hoàn nguyên (nhiệt độ, kiềm, chất khử) là nguyên nhân chính gây ra các lỗi in như màu nhạt, loang lổ (Uneven Fixation) hoặc lem ra nền vải (Staining).
Bài viết này sẽ cung cấp hướng dẫn chi tiết, chuẩn công nghiệp về Cách Pha Mực In Hoàn Nguyên Đúng Chuẩn để đảm bảo mực in đạt độ ổn định cao nhất, mang lại màu sắc sâu, đều và không bị lem.
1. Cơ Chế Hoá Học Của Mực In Hoàn Nguyên
Để pha chế mực in hoàn nguyên, cần phải hiểu rõ ba giai đoạn hóa học cơ bản của chúng.
1.1. Bản Chất Ban Đầu (Vat Pigment)
Thuốc nhuộm hoàn nguyên ở dạng bột ban đầu là các hạt màu không tan trong nước (Pigment). Chúng có cấu trúc hóa học phức tạp, thường là hợp chất chứa nhóm Carbonyl (C=O) như Indanthrone hay Anthraquinone.
1.2. Quá Trình Hoàn Nguyên (Reduction)
Đây là bước quan trọng nhất. Mực in hoàn nguyên được chuyển thành dạng hòa tan (Leuko Salt) để có thể thấm vào sợi Cotton.
Công thức chung cho quá trình hoàn nguyên: Mực in hoàn nguyên (dạng không tan) + Chất khử (Natri Hydrosulfite – Na2S2O4) + Kiềm (NaOH) Leuko Salt (dạng tan, có màu khác) dưới tác dụng của Nhiệt Độ Cao.
Dạng Leuko Salt là dạng Anion (âm) và có khả năng khuếch tán, tạo liên kết hấp phụ (Adsorption) mạnh mẽ với sợi Cellulose trong môi trường kiềm.
1.3. Quá Trình Oxy Hoá (Oxidation)
Sau khi in và cố định, Leuko Salt được chuyển trở lại thành dạng Pigment không tan ban đầu, giữ chặt trong cấu trúc sợi.
Công thức: Leuko Salt (tan) + Oxy (từ không khí hoặc chất oxy hóa) Mực in hoàn nguyên (dạng Pigment không tan, màu bền) sau khi Rửa Nước.
Chính quá trình oxy hóa này tạo nên độ bền màu “vĩnh cửu” của mực in hoàn nguyên.
2. Các Loại Mực In Hoàn Nguyên Phổ Biến
Mực in hoàn nguyên được chia thành các nhóm dựa trên điều kiện hoàn nguyên:
- Mực Hoàn Nguyên Lạnh (Cold Dyeing Vat Dyes – IK): Cần nhiệt độ hoàn nguyên thấp (20-30C). Thích hợp cho các màu xanh dương nhạt, xanh lá cây.
- Mực Hoàn Nguyên Ấm (Warm Dyeing Vat Dyes – IN): Cần nhiệt độ trung bình (40-50C). Nhóm phổ biến nhất.
- Mực Hoàn Nguyên Nóng (Hot Dyeing Vat Dyes – IW): Cần nhiệt độ cao (50-60C). Thường là các màu đen, nâu, cam, yêu cầu độ sâu màu cao.
Lựa chọn: Việc pha mực in hoàn nguyên phải dựa trên nhóm mực (IK, IN, IW) để xác định chính xác nhiệt độ và nồng độ hóa chất cần thiết.
3. Quy Trình Pha Chế Mực In Hoàn Nguyên Chuẩn Công Nghiệp
Quy trình pha chế mực in hoàn nguyên được thực hiện theo 3 giai đoạn chính: Chuẩn bị Hồ In, Tạo Leuko Salt, và Hoàn Thiện.
3.1. Giai Đoạn 1: Chuẩn Bị Hồ In (Thickening Paste)
Mục đích: Tạo ra môi trường nhớt để giữ thuốc nhuộm trên bề mặt vải và ngăn ngừa sự loang lổ trước khi cố định.
| STT | Nguyên Liệu | Tỷ Lệ (Tùy chỉnh) | Chức Năng |
| 1 | Natri Alginate | 6-8% | Chất Làm Đặc (Ngăn chảy mực) |
| 2 | Nước Mềm (Soft Water) | Phần còn lại | Dung môi hòa tan |
| 3 | Mực In Hoàn Nguyên | 5-20% (theo yêu cầu màu) | Chất Màu |
Lưu ý: Chất làm đặc bắt buộc phải là Natri Alginate (Alkali-Stable) vì mực in hoàn nguyên hoạt động trong môi trường kiềm mạnh.
3.2. Giai Đoạn 2: Quá Trình Hoàn Nguyên (Leuko Salt Formation)
Đây là bước quyết định hiệu suất in và độ đều màu.
3.2.1. Chuẩn Bị Hoá Chất Hoàn Nguyên
- Chất Kiềm (Alkali): Natri Hydroxide (NaOH, còn gọi là Xút) ở nồng độ 38Be. NaOH tạo môi trường pH cao (khoảng 13) cần thiết để thuốc nhuộm chuyển thành dạng Leuko Salt.
- Chất Khử (Reducing Agent): Natri Hydrosulfite (Na2S2O4). Cần chuẩn bị dung dịch mới và ổn định để đảm bảo hoạt tính tối đa.
3.2.2. Các Bước Pha Leuko Salt
- Hòa Tan Mực: Hòa tan bột mực in hoàn nguyên trong một lượng nhỏ nước ấm và NaOH (38Be) để tạo thành hỗn hợp sệt.
- Thêm Chất Khử: Thêm Natri Hydrosulfite (chất khử) vào hỗn hợp. Quá trình hoàn nguyên bắt đầu ngay lập tức.
- Kiểm Soát Nhiệt Độ: Duy trì nhiệt độ theo nhóm mực (ví dụ: 40-50C cho nhóm IN) trong khoảng 10-15 phút. Trong giai đoạn này, màu của dung dịch sẽ thay đổi rõ rệt (ví dụ: từ xanh dương thành vàng đối với Indanthrene Blue), báo hiệu sự hình thành Leuko Salt.
- Phối Trộn Hồ In: Sau khi hoàn nguyên ổn định, trộn dung dịch Leuko Salt đã pha với hồ in đã chuẩn bị ở Bước 3.1 và khuấy đều.
3.3. Giai Đoạn 3: Hoàn Thiện Hồ In
- Chất Bảo Vệ (Protective Colloid): Thêm một lượng nhỏ chất bảo vệ như Glycine hoặc tương tự. Chất này giúp ổn định Leuko Salt, ngăn ngừa sự oxy hóa sớm (trước khi in) và kéo dài tuổi thọ của hồ in.
- Điều chỉnh Độ Nhớt: Nếu cần, điều chỉnh độ nhớt bằng Natri Alginate hoặc nước để phù hợp với tốc độ in và độ mịn của vải.
4. Kỹ Thuật In Và Cố Định Màu Hoàn Nguyên Chuyên Sâu
Ngay cả khi mực in hoàn nguyên được pha đúng chuẩn, quy trình in và cố định màu vẫn là yếu tố then chốt quyết định độ đều và độ sâu của màu.
4.1. In Ấn (Printing)
Sử dụng máy in quay (Rotary Screen Printing) hoặc in kỹ thuật số (Digital Printing) với hệ thống mực in hoàn nguyên chuyên dụng.
4.2. Quá Trình Sấy Khô (Drying)
Vải được sấy khô ở nhiệt độ thấp (60-80C) ngay sau khi in. Tránh sấy quá nóng vì điều này có thể làm giảm hoạt tính của Leuko Salt và gây cố định màu sớm không đều.
4.3. Cố Định Màu (Fixation – Hấp Hơi Nóng)
Quá trình cố định màu cần môi trường hơi nước nóng và không khí tối thiểu.
- Điều kiện tiêu chuẩn: Hấp hơi nóng trong buồng hấp (Steamer) ở 102-105C trong 8-12 phút.
- Cơ chế: Nhiệt độ cao trong hơi nước bão hòa duy trì sự tan chảy của Leuko Salt và thúc đẩy sự khuếch tán triệt để của nó vào sâu bên trong cấu trúc Cellulose của sợi, đảm bảo màu sắc thâm nhập sâu (Deep Penetration).
4.4. Oxy Hoá và Giặt Xả (Oxidation and Washing Off)
Đây là bước cuối cùng để đạt được độ bền màu cao nhất.
- Oxy Hóa: Sau khi Steaming, vải được xử lý bằng dung dịch Oxy hóa nhẹ (thường là Natri Perborate – NaBO3) hoặc Natri Bicromate (Na2Cr2O7) để chuyển Leuko Salt trở lại thành dạng Pigment không tan ban đầu. Quá trình này có thể được thực hiện bằng cách ngâm trong dung dịch oxy hóa hoặc chỉ đơn giản là phơi trong không khí.
- Giặt Xả Nóng (Soaping): Vải sau đó được giặt bằng nước nóng (90-95C) với chất giặt (Soaping Agent) mạnh. Mục đích là loại bỏ hoàn toàn hóa chất dư thừa và các hạt Pigment không cố định, đảm bảo độ bền ma sát và độ sạch của màu.
5. Các Lỗi Kỹ Thuật Phổ Biến Trong Pha Chế Mực In Hoàn Nguyên
Lỗi kỹ thuật trong quy trình pha chế mực in hoàn nguyên thường liên quan đến sự ổn định của hóa chất.
| Lỗi Kỹ Thuật | Nguyên Nhân Chính | Giải Pháp Kiểm Soát |
| Màu Nhạt/Thiếu Độ Sâu | Thiếu Hydrosulfite hoặc thời gian hoàn nguyên không đủ. Hoặc Leuko Salt bị oxy hóa sớm trong quá trình in. | Kiểm soát nồng độ Hydrosulfite bằng cách đo tiềm năng hoàn nguyên (Redox Potential). Thêm chất bảo vệ (Protective Colloid) vào hồ in. |
| Loang Lổ (Uneven Fixation) | Nhiệt độ Steaming không đồng đều hoặc nồng độ kiềm (NaOH) trong hồ in bị phân bố không đều. | Đảm bảo nhiệt độ Steamer ổn định và khuấy trộn hồ in thật kỹ trước khi in. |
| Bị Lem Ra Nền Vải (Staining) | Giặt xả không triệt để (Poor Washing Off). Thuốc nhuộm thủy phân không được loại bỏ, bám lại trên nền vải. | Tăng nhiệt độ và thời gian Soaping (Lên đến 95C). Sử dụng chất giặt chuyên dụng với khả năng cô lập thuốc nhuộm thủy phân. |
| Hồ In Kém Ổn Định | NaOH bị hấp thụ CO2 từ không khí, làm giảm pH. Hoặc Hydrosulfite bị phân hủy do nhiệt. | Chuẩn bị dung dịch NaOH và Hydrosulfite mới. Bảo quản hồ in trong thùng kín, tránh ánh sáng và không khí. |
6. Kiểm Soát Chất Lượng: Tiềm Năng Hoàn Nguyên (Redox Potential)
Trong các nhà máy chuyên nghiệp, hiệu suất của quá trình pha chế mực in hoàn nguyên được kiểm soát chặt chẽ bằng cách đo Tiềm năng hoàn nguyên (Redox Potential).
- Tiềm năng Hoàn nguyên là gì? Nó là một chỉ số đo khả năng khử (Reducing Power) của dung dịch Leuko Salt, được đo bằng Milivolt (mV) so với điện cực tham chiếu (Reference Electrode).
- Tiêu chuẩn Kiểm soát: Mỗi màu hoàn nguyên (Indanthrene) có một Tiềm năng hoàn nguyên tiêu chuẩn (Standard Redox Potential). Ví dụ:
- Màu vàng có thể yêu cầu tiềm năng -700\text{ mV.
- Màu xanh dương đậm có thể yêu cầu -950\text{ mV. Nếu mV không đạt mức tiêu chuẩn, quá trình hoàn nguyên không hoàn tất, dẫn đến màu nhạt hoặc kém bền.
- Lợi ích: Đo Redox Potential giúp kỹ sư:
- Xác định chính xác lượng Hydrosulfite cần thiết.
- Kiểm tra tính ổn định của hồ in và Leuko Salt trước khi sử dụng.
- Đảm bảo độ sâu màu và độ lặp lại của công thức.
7. Yếu Tố Kỹ Thuật Khác Ảnh Hưởng Đến Mực In Hoàn Nguyên
7.1. Cấu Trúc Sợi (Cotton vs. Viscose)
Mặc dù mực in hoàn nguyên đều được sử dụng cho sợi Cellulose, nhưng sợi Viscose có độ xốp và độ hấp thụ cao hơn Cotton, dẫn đến tốc độ khuếch tán Leuko Salt nhanh hơn. Điều này đòi hỏi phải điều chỉnh độ nhớt của hồ in để tránh hiện tượng loang lổ trên Viscose.
7.2. In Kỹ Thuật Số (Digital Vat Printing)
Công nghệ in kỹ thuật số mực in hoàn nguyên là một bước tiến lớn, tuy nhiên, nó yêu cầu mực in hoàn nguyên phải ở dạng siêu mịn (Micro-fine Pigment) để không làm tắc đầu phun.
- Thách thức: Quá trình hoàn nguyên phải diễn ra sau khi in (Post-reduction). Điều này đòi hỏi một quy trình tiền xử lý (Pre-treatment) chứa chất khử và kiềm ổn định được kích hoạt bằng Steaming, làm tăng độ phức tạp của quy trình.
8. Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ) Về Mực In Hoàn Nguyên
1. Câu Hỏi: Mực in hoàn nguyên được sử dụng chủ yếu trên loại vải nào? Trả Lời: Mực in hoàn nguyên được sử dụng chủ yếu trên các loại sợi Cellulose, đặc biệt là Cotton (vải bông), Linen (vải lanh) và Viscose (vải rayon). Chúng không được dùng để in trên Polyester hay Nylon.
2. Câu Hỏi: Vai trò của Natri Hydrosulfite (Na2S2O4) trong mực in hoàn nguyên là gì? Trả Lời: Natri Hydrosulfite là chất khử (Reducing Agent) chính. Vai trò của nó là thực hiện quá trình Hoàn Nguyên (Reduction), chuyển thuốc nhuộm hoàn nguyên từ dạng Pigment không tan trong nước thành dạng Leuko Salt (muối tan), cho phép màu thấm sâu vào sợi vải.
3. Câu Hỏi: Tại sao hồ in hoàn nguyên phải dùng Natri Alginate làm chất làm đặc? Trả Lời: Mực in hoàn nguyên hoạt động trong môi trường kiềm mạnh (pH khoảng 13) do sự hiện diện của Natri Hydroxide (NaOH). Natri Alginate là một trong số ít các chất làm đặc có nguồn gốc tự nhiên ổn định trong môi trường kiềm (Alkali-stable) mà không bị phân hủy hay giảm độ nhớt, đảm bảo chất lượng in không bị loang.
4. Câu Hỏi: Quá trình Oxy Hóa có cần thiết không? Nếu không oxy hóa thì sao? Trả Lời: Quá trình Oxy Hóa là bắt buộc. Nếu không oxy hóa, Leuko Salt (dạng tan) sẽ không thể chuyển trở lại thành dạng Pigment không tan ban đầu. Kết quả là màu sẽ bị nhạt (do dạng Leuko Salt kém bền) và dễ bị rửa trôi hoàn toàn trong quá trình giặt xả, làm mất đi đặc tính bền màu của mực in hoàn nguyên.
5. Câu Hỏi: Làm thế nào để kiểm soát độ ổn định của hồ in hoàn nguyên? Trả Lời: Độ ổn định được kiểm soát bằng cách đo Tiềm năng Hoàn Nguyên (Redox Potential) bằng máy đo mV. Ngoài ra, việc bảo quản hồ in trong thùng kín, tối, và thêm chất bảo vệ (Protective Colloid) như Glycine giúp ngăn ngừa sự oxy hóa và phân hủy sớm của Hydrosulfite.
6. Câu Hỏi: Mực in hoàn nguyên nhóm IN (Warm Dyeing) và IW (Hot Dyeing) khác nhau thế nào? Trả Lời: Chúng khác nhau ở nhiệt độ hoàn nguyên và nồng độ hóa chất yêu cầu:
- IN (Ấm): Hoàn nguyên ở 40-50C, dùng lượng NaOH và Hydrosulfite tiêu chuẩn.
- IW (Nóng): Hoàn nguyên ở 50-60C, cần lượng NaOH và Hydrosulfite cao hơn để hoàn thành phản ứng. Thường là các màu đậm, khó hoàn nguyên.
7. Câu Hỏi: Lỗi “Màu Nhạt” trong in hoàn nguyên thường do nguyên nhân nào? Trả Lời: Lỗi màu nhạt chủ yếu do Hoàn Nguyên Không Đủ (Under-Reduction). Tức là, thuốc nhuộm chưa chuyển hết sang dạng Leuko Salt, làm giảm lượng màu có thể thấm vào sợi. Nguyên nhân có thể do Hydrosulfite kém chất lượng, nhiệt độ hoàn nguyên quá thấp, hoặc thời gian hoàn nguyên quá ngắn.
8. Câu Hỏi: Sự khác biệt lớn nhất về độ bền màu giữa mực in hoàn nguyên và mực in hoạt tính là gì? Trả Lời: Mực in hoàn nguyên có Độ bền Ánh Sáng và Độ bền Khí hậu cao hơn nhiều so với mực in hoạt tính. Mực in hoạt tính tạo liên kết cộng hóa trị, nhưng cấu trúc phân tử của mực hoàn nguyên (Anthraquinone) mang lại sự ổn định quang học và hóa học vượt trội.
9. Câu Hỏi: Khi nào nên sử dụng Natri Perborate (NaBO3) để oxy hóa? Trả Lời: Natri Perborate (NaBO3) là chất oxy hóa nhẹ, thường được sử dụng trong giặt xả cuối để đảm bảo chuyển hóa hoàn toàn Leuko Salt thành Pigment sau khi Steaming. Nó ít gây hại cho sợi Cellulose hơn so với các chất oxy hóa mạnh khác.
10. Câu Hỏi: Làm thế nào để mực in hoàn nguyên đạt được độ đều màu (Leveling) tốt nhất? Trả Lời: Độ đều màu đạt được thông qua: 1) Ổn định Leuko Salt bằng chất bảo vệ trong hồ in, ngăn oxy hóa sớm. 2) Kiểm soát nhiệt độ Steaming để đảm bảo sự khuếch tán đồng đều của Leuko Salt vào sợi. 3) Điều chỉnh nồng độ Natri Alginate để độ nhớt phù hợp, ngăn mực chảy loang.
9. KẾT LUẬN CUỐI CÙNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG KỸ THUẬT
Mực in hoàn nguyên luôn là lựa chọn hàng đầu khi độ bền màu là ưu tiên tuyệt đối. Tuy nhiên, hiệu suất của chúng phụ thuộc hoàn toàn vào việc kiểm soát hóa học chính xác trong quá trình pha chế.
Tóm tắt Kỹ thuật Cốt lõi:
- Chính Xác Hoàn Nguyên: Phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và nồng độ Hydrosulfite/NaOH theo nhóm màu (IK, IN, IW). Việc sử dụng máy đo Redox Potential là khuyến nghị bắt buộc để đảm bảo chất lượng.
- Ổn Định Hồ In: Sử dụng Natri Alginate (chất làm đặc kháng kiềm) và chất bảo vệ để giữ cho Leuko Salt ổn định, tránh sự oxy hóa sớm trước khi cố định.
- Hoàn Thiện Triệt Để: Luôn thực hiện quá trình Oxy Hóa và Giặt Xả Nóng (90-95C) để khóa màu vĩnh viễn và loại bỏ tạp chất, ngăn ngừa lỗi lem màu và đạt được độ bền ma sát cao nhất.
Nắm vững Cách Pha Mực In Hoàn Nguyên Đúng Chuẩn không chỉ giúp bạn tối đa hóa độ sâu màu mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe nhất về độ bền màu của ngành công nghiệp dệt may toàn cầu.
VieTextile cung cấp các giải pháp máy in kỹ thuật số, hệ thống hóa chất tiền xử lý và mực in hoàn nguyên chất lượng cao, thân thiện với môi trường, đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất bền vững hàng đầu thế giới.
Thông tin liên hệ:
Hotline: 0901 809 309
Email: info@vietextile.com
Website: https://vietextile.com
