Đề tài Nghiên cứu thiết kế mặt hàng vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester theo ph ương pháp “Solution dyed” để tạo mặt h àng vải bọc nệm ghế

ập khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún của Việt Nam từ năm 2005-2009: Năm Giá trị thương mại (USD) Trọng lượng (kg) 2005 1.320.023 95.479 2006 1.354.165 97.949 2007 1.699.427 138.425 2008 2.024.929 158.412 2009 1.578.049 101.370 Các nước nhập khẩu chủ yếu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún là Trung Quốc, Ý, Thổ Nhỹ Kỳ, Hồng Kông, Brazil. Các nước xuất khẩu chủ yếu vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester dún là Trung Quốc, Malaysia, Việt Nam, Hồng Kông, Mỹ. Giá trị xuất khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún của Việt Nam chiếm 5,9% so với tổng giá trị xuất khẩu của thế giới, Việt Nam có mặt trong số các nước đứng đầu về xuất khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún. Nhận xét chung: - Bảng số liệu thống kê cho thấy, thị trường xuất – nhập khẩu vải dệt từ sợi nhuộm polyester nhỏ hơn, chỉ bằng khoảng 15% so với thị trường xuất – nhập khẩu vải nhuộm dệt từ sợi polyester. - Việt Nam chủ yếu là xuất khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún, khoảng 5,9% so với tổng giá trị xuất khẩu loại vải này của thế giới. - Đối với vải dệt từ sợi nhuộm polyester, Việt Nam chủ yếu là nhập khẩu, con số xuất khẩu loại vải này chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. 16 II. Công nghệ sản xuất sợi nhuộm polyester: Sợi polyester có phân khúc thị trường lớn nhất trong các loại sợi tổng hợp. Sợi polyester chủ yếu được nhuộm màu bằng phương pháp truyền thống với thuốc nhuộm phân tán và nhuộm bằng phương pháp nhuộm màu dung dịch “solution dyed”. Phương pháp nhuộm màu dung dịch “solution dyed” không giống như các phương pháp nhuộm khác. Phương pháp nhuộm màu dung dịch sẽ bơm chất tạo màu vào dung dịch polymer đang ở trạng thái nóng chảy, tạo ra màu sắc sâu, đậm đặc biệt, có độ trong, rõ ràng, chất màu trở thành một phần của cấu trúc phân tử. Theo cách hiểu đơn giản, sự khác nhau giữa phương pháp nhuộm “solution dyed” và phương pháp nhuộm truyền thống khác tương tự như là một củ cà rốt và một củ cải. Phương pháp nhuộm “solution dyed” giống như củ cả rốt, chất màu chạy xuyên suốt củ cà rốt. Điều này giúp loại bỏ sự biến màu dưới tác động của các tác nhân phá hoại. Các phương pháp nhuộm khác cho màu giống hiệu ứng củ cải, màu chỉ bám bên ngoài xơ. Điều này có nghĩa là màu sắc có nguy cơ bị mất đi khi giặt giũ, loại bỏ vết bẩn. Nhuộm sợi polyester theo phương pháp “solution dyed” có nhiều ưu điểm hơn so với nhuộm phân tán: chất lượng màu sắc cao (độ bền màu, kiểm soát màu tốt, các tính chất sử dụng ưu việt). Quá trình kéo sợi màu polyester theo phương pháp “solution dyed” được thực hiện qua các bước như sau: 1. Tổng hợp polymer: Sợi polyester được kéo từ dung dịch tổng hợp giữa axit terephthalic và một số rượu hai chức. Sợi polyester được tổng hợp dựa trên phản ứng ester hóa trực tiếp giữa axit terephthalic với các rượu hai chức hoặc phản ứng trao đổi ester giữa dimethyl terephthalate với các rượu hai chức. Trước đây, sợi polyester được sản xuất bằng con đường trao đổi ester, nhưng về sau do công nghệ sản xuất acid terephthalate ngày càng trở nên hoàn thiện, do vậy kể từ năm 1964 polyester dùng cho sản xuất sợi được tổng hợp bằng con đường ester hóa trực tiếp. 17 Phản ứng ester hóa trực tiếp: Ethylene glycol phản ứng với axit terephthalic ở áp suất 4.10 5 Pa, nhiệt độ 240- 2600C. Đây là phản ứng tự xúc tác, tuy nhiên một số axit mạnh hoặc ester của axit titamic được them vào hỗn hợp phản ứng như là xúc tác cho phản ứng ester hóa. Tỷ lệ mol các tác chất cho phản ứng ester hóa trực tiếp là: ethylene glycol: axit terephthalic vào khoảng 1:1 -1:1,3. Phản ứng trao đổi ester: Ethylene glycol phản ứng với dimethyl terephthalate ở nhiệt độ 1500C. Các xúc tác thương mại cho phản ứng trao đổi ester là muối acetate của các kim loại Ca2+, Mg2+, Zn2+, Co2+, Pb2+, Mn2+. Tỷ lệ mol các tác chất trong phản ứng trao đổi ester vào khoảng ít nhất 2mol ethylene glycol cho 1mol dimethyl terephthalate. Phản ứng polymer hóa pha rắn: Trong sản xuất polyethylene terephthalate, đôi khi người ta đa tụ polymer bằng phản ứng polymer hóa pha rắn. Để thực hiện phản ứng này, polymer có khối lượng phân tử thấp được nấu nóng chảy, sau đó được đúc trong khuôn để có kích thước phù hợp. Những hạt polyester này được kết tinh sơ bộ bằng nhiệt và đảo lộn liên tục để tránh bị thiêu kết, sau đó chúng được gia nhiệt bằng khí nitơ nóng ở 2000C trong áp suất thấp cho tới khi đạt khối lượng tử mong muốn, sản phẩm của phản ứng này được vận chuyển tới thiết bị kéo sợi polyester. 2. Quy trình kéo xơ màu polyester theo phương pháp “solution dyed”: Sợi polyester được kéo bằng phương pháp kéo nóng chảy. Quy trình công nghệ cho công đoạn kéo sợi như sau: 18 Hình 1: Quy trình công nghệ kéo sợi. Polyme nóng chảy sản xuất theo mẻ Polyme sản xuất theo mẻ Polyme sản xuất bằng phương pháp phản ứng pha rắn Kéo dải Cắt Nóng chảy Trộn Sấy Trộn Nóng chảy Ép Vào cúi Kéo giãn Crimp Cắt Xơ staple Kéo sợi Kéo giãn Sợi filament Kéo cao tốc Sợi POY Kéo cao tốc Kéo giãn Dún Sợi POY Sợi dún Xơ filament 19 2.1. Công đoạn tiền xử lý với polyester sản xuất theo mẻ: Do đặc thù của quá trình sản xuất theo mẻ, chất lượng của polyester rất khác nhau về khối lượng phân tử, màu sắc, điểm chảy dẻo, nhóm chức đầu mạchthậm chí ngay cả trong cùng một mẻ cũng có những khác biệt này. Hỗn hợp sản phẩm của nhiều mẻ được đưa đi nấu nóng chảy để kéo sợi. Sự khác nhau trên làm giảm đáng kể chất lượng xơ. Do vậy, để hạn chế những tác hại này, trong sản xuất polyester theo mẻ, polyester được kéo thành những dải hình trụ sau đó đem cắt thành từng đoạn ngắn đều nhau rồi trộn lại để có sự phân tán đồng đều một cách tương đối trước khi đem đi nóng chảy. Trong quá trình tồn trữ, các hạt nhựa này có thể hấp thụ ẩm trong không khí. Lượng ẩm này tạo điều kiện thúc đẩy phản ứng thủy phân nhóm ester trong nhựa làm giảm chất lượng xơ. Để ngăn ngừa phản ứng thủy phân trong quá trình kéo sợi, các hạt polyester được sấy bằng không khí khô nóng ở nhiệt độ 1700C cho đến lúc độ ẩm trong polyester là 0,005% khối lượng. Nhiệt độ sấy cao hơn dễ làm polyester có màu. Để tránh bị thiêu kết trong quá trình sấy, các hạt polyester được tinh thể hóa một phần ở nhiệt độ từ 100-1200C trước khi đem đi sấy. Hạt polyester sau khi sấy được vận chuyển bằng khí nitơ vào thiết bị nóng chảy để tránh bị tái hút ẩm trở lại. Có ba cách làm nóng chảy polyester để kéo sợi là: nóng chảy trong máy nén piston, nóng chảy bằng lò nấu, nóng chảy trong máy ép đùn trục vít. Nóng chảy trong máy nén piston chỉ phù hợp với các quy trình sản xuất thử nghiệm. Lò nấu polyester chia làm hai loại: loại dùng hơi đốt và loại dùng điện. Hạt nhựa được vận chuyển vào lò từng lượng xác định bằng các vít tải vào lò và được các ghi lò truyền nhiệt. Dòng nhựa nóng chảy lọt qua khe các thanh ghi lò vào bể chứa. Từ đây nhựa lỏng được một bơm bánh răng bơm vào hệ thống dẫn tới các bộ kéo sợi. Từ bể chứa một thiết bị cảm ứng thể tích truyền tín hiệu phản hồi về bộ điều khiển để điều chỉnh lượng nhập liệu. Máy ép đùn trục vít dùng nấu polyester là loại máy ép đùn một trục hoặc hai trục. Thân máy được chia làm ba vùng: vùng vận chuyển vật liệu, vùng nóng chảy và vùng bơm. Nhiệt làm nóng chảy nhựa một phần được lấy từ các điện trở bao bên ngoài xilanh, phần còn lại là do ma sát giữa các hạt nhựa và giữa hạt nhựa với trục vít. Ở đầu ra của máy ép đùn có lưới để lọc các phần rắn. Dòng 20 nhựa nóng chảy từ máy ép đùn được cấp trực tiếp cho bơm bánh răng để bơm vào bộ phận kéo sợi. Khi dung dịch polymer nấu chảy được đưa tới bộ phận ép đùn thì đồng thời thuốc nhuộm màu dung dịch cũng được đưa đến bộ phận này. Một phương pháp nhuộm màu cho dung dịch này là hòa tan thuốc nhuộm vào nó trước khi ép đùn dung dịch polymer. Thuốc nhuộm màu sẽ được thêm vào dung dịch polymer nóng chảy, tạo thành một thể thống nhất, trong đó có tất cả các màu nhuộm cần thiết để đạt được màu sắc mong muốn cuối cùng, màu nhuộm này sẽ phân tán trong chất nền polymer của polymer nóng chảy đã sẵn sàng để qua công đoạn chế biến tiếp theo. Quá trình sản xuất ép đùn dung dịch polymer có thuốc nhuộm hòa tan được thực hiện bằng cách cho các chất màu cô đặc vào dung dịch polymer nóng chảy trước khi ép đùn; mỗi màu riêng lẻ được cho vào một thiết bị cấp có khả năng điều tiết trọng lượng để cấp màu cho bộ phận ép đùn. Quá trình tạo màu cho dung dịch polymer nóng chảy được mô tả như sau: Đầu tiên tạo dung dịch polymer nhiệt dẻo đưa vào bộ ép đùn thông qua ống 16- 17. Các hạt màu được đưa vào máng 18, mỗi hạt chỉ chứa một màu nhuộm, mỗi loại viên màu nhuộm được chứa trong một bộ phận cấp màu có khả năng điều tiết trọng lượng riêng biệt. Các bộ phận cấp màu này sẽ cấp các hạt màu cho ống 10, mỗi lần cấp sẽ có ít nhất 02 màu được cấp từ các bộ phận cấp 2, 4 ,6 , tỉ lệ cấp được điều khiển bởi thiết bị 12 để đạt được màu yêu cầu của dung dịch ép đùn và tỉ lệ ép đùn. Các viên màu cô đặc và dung dịch polymer nhiệt dẻo được nấu chảy, pha trộn trong bộ phận ép đùn. Hỗn hợp này sẽ được ép đùn thành một dung dịch có màu. 21 Bơm 20 sẽ bơm dung dịch pha trộn này qua ống dẫn 22 đến bộ phận kéo sợi 24. Hình 2. Quá trình tạo màu cho dung dịch polymer nóng chảy 2.2. Kéo sợi: Xơ polyester kéo nóng chảy được chia làm hai loại: - Xơ kéo ở tốc độ nhỏ có mật độ pha tinh thể thấp hoặc không tồn tại pha tinh thể. - Xơ kéo ở tốc độ lớn có tỷ lệ pha tinh thể cao. Loại xơ thứ nhất được kéo ở tốc độ 1.500 m/s, còn loại thứ hai được kéo ở tốc độ 2.500 m/s. Đôi khi người ta còn phân chia quy trình kéo sợi theo hệ thống thiết bị kéo sợi. Với cách phân chia này, quy trình kéo sợi được phân làm hai dạng: dạng có bộ 22 phận kéo sợi và bộ phận kéo định hướng chung và loại có bộ phận kéo sợi và kéo định hướng phân biệt. Trong kiểu thiết bị kéo sợi và kéo định hướng chung, tốc độ của các trục quấn có thể lên tới 6.000 m/s, còn trong kiểu thứ hai, tốc độ các trục đổi hướng quyết định tốc độ kéo sợi. Vì vậy, tốc độ kéo sợi chỉ vào khoảng 4.000 m/s. Đầu kéo sợi bao gồm một hay nhiều bơm bánh răng gắn liền với bộ lọc và các spinneret. Vật liệu lọc polyester lỏng là cát mịn hoặc bột nhôm hay lưới niken. Quá trình lọc được tiến hành ở áp suất từ 2-50 MPa. Spinneret làm bằng thép không gỉ dày từ 0,1-0,4mm. Các lỗ phân bố trên spinneret có thể ở dạng các vòng tròn đồng tâm hay thành các hàng song song hoặc được phân bố thành từng cụm theo đường kính lỗ để có thể kéo ra sợi có nhiều cỡ từ một đầu kéo sợi. Lỗ kéo sợi có dạng hình trụ ở đầu vào, còn đầu ra cong dần theo các dạng đường conic nhằm tăng độ đồng đều của xơ. Số lỗ trên spinneret thay đổi rất rộng từ một lượng rất hạn chế tới khoảng 60.000 lỗ. Mỗi spinneret nối thành từng bộ với một bơm hoặc thành từng nhóm để dễ dàng chuyển dòng nhựa qua lại với nhau nhằm hạn chế sự quá áp cục bộ trên từng spinneret hay sửa chữa khi lỗ kéo sợi bị tắc. Ở đầu ra của spinneret, kích thước của sợi thường lớn hơn kích thước của lỗ do sự hồi phục của sợi. Nguyên nhân gây ra hiện tượng này là sự trượt lên nhau giữa các lớp khi dòng nhựa lỏng tiếp xúc với vùng không gian có nhiệt độ thấp hơn một cách đột ngột. Do vậy, một số thiết bị được gắn thêm một bộ phận gia nhiệt bao quanh khu vực này hoặc tốc độ kéo sợi ở khu vực này cần được gia tăng để chống lại hiệu ứng hồi phục ở trên. Ra khỏi khu vực kéo sợi, xơ được làm nguội bằng không khí thổi ngang qua hướng chuyển động của chùm xơ trong trường hợp chùm xơ nhỏ. Đối với các chùm xơ có số lượng xơ lớn, không khí được thổi ngược chiều chuyển động của xơ trong buồng kín. Ở cuối mỗi buồng làm nguội, chùm xơ hội tụ lại với nhau theo trục dẫn đi vào khu vực gia công tiếp theo, sau đó qua khu vực hoàn tất rồi cuốn vào những trục sợi, hoặc sợi được các trục đưa vào khu vực kéo định hướng sau đó hội tụ với các xơ khác làm thành bó sợi. Đối với bộ kéo sợi kết hợp với kéo định hướng, xơ không quấn thành quả mà được dẫn trực tiếp tới các trục đổi hướng vào khu vực kéo giãn. 23 Sợi được xử lý hoàn tất bằng cách tiếp xúc với trục tẩm các hóa chất cần thiết, bao gồm hỗn hợp các chất bôi trơn, chất chống tĩnh điện, chất nhũ hóa, chất chống mài mòn, chất chống oxy hóa. Thành phần của hỗn hợp hoàn tất là bí quyết công nghệ của từng hãng. Tuy nhiên, chúng đều có thành phần cơ bản bao gồm những chất bôi trơn là hydrocarbon hay ester của rượu béo hoặc axit béo, ester của axit phosphoric với rượu có số nguyên tử carbon trong phân tử từ 6-10 hoặc polyoxyethylene thấp phân tử hoặc muối của axit phosphoric với các amin bậc bốn. 2.3. Kéo giãn: Xơ polyester sau khi được kéo ra từ spinneret có độ định hướng thấp, không đáp ứng các tính chất cơ lý của sợi dệt. Để nâng cao độ định hướng, xơ được kéo giãn ở tỷ lệ thích hợp bằng cách cho xơ filament trượt trên bề mặt của các trục kéo với vận tốc lớn. Trong sản xuất các trục kéo giãn thường được gia nhiệt để bề mặt đạt nhiệt độ từ 90-1000C là vùng nhiệt chuyển thủy tinh của polyester. Đối với quy trình kéo sợi liên tục, để đảm bảo tính chính xác của thông số nhiệt độ, sợi được gia nhiệt bổ sung thông qua các mấu được lắp giữa các trục kéo giãn. Tỷ số kéo giãn thường nằm vào khoảng từ 3:1-6:1. Tỷ số kéo giãn cao hơn được dùng trong sản xuất sợi có độ bền cao và thường kéo hai giai đoạn. Trong đó giai đoạn hai tiến hành ở nhiệt độ cao hơn giai đoạn một với tỷ số kéo giãn 1,5:1. Quá trình kéo giãn filament giúp hình thành vùng tinh thể trong xơ. Tuy nhiên, hiệu ứng này sẽ mất dần bởi sự hồi phục của xơ do nhiệt độ ở các quy trình gia công tiếp theo. Bởi vậy, để bảo toàn độ kết tinh của xơ sau khi kéo giãn, polyester được ổn định ở nhiệt độ từ 140-2200C trên các đĩa hoặc các trục dẫn. Ban đầu những máy kéo giãn trong các quy trình liên tục dựa trên nguyên tắc kéo giãn kết hợp xe sợi. Trong đó trước khi đánh ống, sợi được tiếp xúc với hệ thống đai. Kết quả là sợi vừa được kéo giãn vừa có độ xoắn. Tuy nhiên, thế hệ máy này có tốc độ kéo thấp, chỉ dưới 1.200 m/s. Các thế hệ máy kéo giãn sau này dựa trên nguyên lý kéo – đánh ống cho ra sợi không có độ xoắn nhưng tốc độ kéo sợi cao hơn, khoảng 6.000 m/s. Tuy nhiên, sợi sản xuất ra có hệ số ma sát thấp vì trơn láng hơn. Do vậy, để tăng độ bám dính, sợi được làm biến dạng bằng các tác động cơ học trước khi đánh ống. Trong sản xuất sợi xơ ngắn hoặc sợi có kích thước lớn, cần nhiều hơn 24 một trục để ổn định nhiệt cho sợi. Riêng đối với sản xuất sợi xơ ngắn, các trục ổn định nhiệt được bố trí trong từng công đoạn của quá trình kéo giãn. Sợi xơ ngắn được tạo nếp bằng các tác động cơ học như dùng hộp nhồi sau đó xơ được ổn định nhiệt ở nhiệt độ 140-2000C trước khi bị cắt. 2.4. Dún sợi: Kỹ thuật dún sợi bắt đầu được đưa vào sản xuất từ cuối thập niên 1950 đầu thập niên 1960 dựa trên nguyên lý tạo xoắn giả cho xơ. Với kỹ thuật này, xơ có cường lực lớn được gia nhiệt trước khi tiếp xúc với các cọc xoắn, sau đó xơ được ổn định xoắn bằng cách hấp trong nồi hơi ở nhiệt độ 1400C trong sản xuất theo mẻ hoặc bằng cách cho xơ qua vùng gia nhiệt thứ cấp. Tới đầu thập niên 1970, kỹ thuật kéo sợi tạo dún được áp dụng trong sản xuất sợi POY. Đĩa nhám tạo xoắn thay thế các cọc xoắn, góp phần nâng cao độ xoắn của xơ. Sợi POY sản xuất theo kỹ thuật kéo sợi và tạo xoắn đồng thời chiếm lĩnh thị trường xơ sợi trên toàn thế giới. Trong một số trường hợp, nhà sản xuất dún sợi trước khi tung ra thị trường. Bên cạnh việc tạo xoắn cho sợi bằng cách tiếp xúc với các đĩa nhám, sợi còn được tạo xoắn bằng cách cho tiếp xúc với hệ thống hai dây đai chữ thập tại giao diện của hai đai, hệ thống đai được giải nhiệt bằng nước hoặc bằng không khí trong quá trình công tác. Do màu nhuộm được đưa vào dung dịch polymer nóng chảy trước khi ép đùn xơ trong quá trình kéo sợi nên quá trình kéo sợi và nhuộm màu đạt được chỉ trong một bước mà không cần sử dụng nước để nhuộm màu sợi như phương pháp nhuộm phân tán. III. Tính chất xơ polyester: 1. Tính chất vật lý: 1.1. Ứng suất: Với xơ có cùng độ biến dạng dư, xơ có khối lượng phân tử càng cao công kéo đứt càng cao do ứng suất tăng theo khối lượng phân tử. Ngược lại xơ polyester có 25 khối lượng phân tử thấp có công kéo đứt thấp do có ứng suất thấp. Cả hai loại xơ trên đều được sản xuất ở quy mô công nghiệp. Xơ có ứng suất cao được dùng cho xơ ngắn chống nổi hạt. Ứng suất một số loại được cho trong bảng sau: Bảng 18: Ứng suất của một số loại xơ poly ethylene terephthalate Loại sợi Độ nhớt tới hạn Ứng suất (cN/tex) Độ giãn (%) Sợi xơ ngắn xoắn thấp 0,38-0,48 26 40 Sợi xơ ngắn có ứng suất cao 0,70-0,75 65 24 Sợi filament thường 0,55-0,65 50 15 Sợi filament kỹ thuật 0,75-1,00 85 7 Sợi dệt thảm 0,6 34 50 Những số liệu trên đây cho thấy poly ethylene terephthalate nói riêng, polyester nói chung là loại xơ có độ bền và độ bám cao. Cường lực của xơ polyester ngang với nylon và polypropylene. Độ bám của xơ bằng các loại xơ thực vật. Ngoài polyester ra hiện nay chỉ có xơ aramide mới có được những đặc tính này. Đặc biệt tùy vào điều kiện gia công, ứng suất và độ nhớt tới hạn của xơ khác nhau nên xơ polyester rất phong phú về chủng loại. Ở nhiệt độ cao ứng suất của xơ giảm trong khi độ biến dạng của xơ tăng do động năng của các đơn vị cấu trúc trong xơ tăng lên, các liên kết vật lý có năng lượng thấp bị bẽ gãy. Kết quả là phần tinh thể chuyển thành vô định hình làm cho tỷ lệ pha vô định hình tăng lên, xơ trở nên dẻo. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng, ứng suất của polyester chỉ giảm về tới một hằng số cho tới khi polyester nóng chảy. Khoảng nhiệt độ làm cho polyester giảm ứng suất vào khoảng từ 110-1400C, trong một số điều kiện quá trình này vẫn có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn như trong điều kiện có mặt nước nóng, polyester hóa dẻo ở nhiệt độ 600C. Nguyên nhân của hiện tượng này là các 26 phần tử nước nóng có nội năng cao đã xâm nhập vùng vô định hình trong xơ làm thúc đẩy quá trình hóa dẻo. 1.2. Sự hồi phục: Thông thường xơ có độ định hướng càng cao có vùng đàn hồi tuyệt đối càng lớn. Vùng đàn hồi tuyệt đối của xơ chịu ảnh hưởng mạnh của nhiệt độ. Nhiệt độ càng lớn, giá trị lực kéo gây ra biến dạng đàn hồi tuyệt đối càng nhỏ. Poly ethylene terephthalate định hướng cao khi kéo giãn 5% có thể hồi phục hoàn toàn, còn xơ thường giá trị này là 3%. Về mặt này poly ethylene terephthalate lại không thể so sánh với nylon. Chẳng hạn, sự hồi phục của biến dạng giảm từ 98% khi bị kéo giãn 1% xuống còn 65% khi biến dạng là 5%, còn công hồi phục giảm từ 80% xuống còn 20% ở nhiệt độ phòng. Nếu quá trình trên được tiến hành ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ chuyển thủy tinh Tg, các giá trị thu được tất nhiên nhỏ hơn rất nhiều. Nếu xơ bị kéo giãn ở nhiệt độ lớn hơn Tg, sau đó làm nguội trước khi giải phóng lực căng, sự phục hồi của xơ sẽ rất bé. Đây là cơ sở cho việc hình thành khả năng giữ nếp gấp của sợi. Nếp gấp được tạo thành ở nhiệt độ cao, sau đó được định hình ở nhiệt độ thấp hơn trước khi đem ra sử dụng. Bằng cách tương tự, có thể tạo các nếp nhăn do bấm nhiệt trên xơ polyester. Bởi vậy, các sợi vải 100% polyester cần tránh giặt ở nhiệt độ cao. Quá trình giặt cần được tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn 690C. Nếu nhiệt độ giặt cao hơn, có thể làm xuất hiện những nếp nhăn rất khó loại bỏ sau khi giặt. Để khắc phục nhược điểm này, polyester thường được giặt ở nhiệt độ thấp hoặc sau khi giặt nóng cần khử các nếp nhăn bằng cách sấy xơ bằng máy sấy thùng quay. Trong trường hợp polyester pha bông, sợi được xử lý hoàn tất chống nhàu để sản phẩm ít nhạy cảm với nhiệt độ. 1.3. Sự hút ẩm của polyester: Polyester là xơ ghét nước. Độ ẩm trong xơ poly ethylene terephthalate trong không khí 200C, 65% ẩm là 0,4-0,6%. Độ ẩm trong xơ có thể tăng lên đến 1% khi độ ẩm trong không khí đạt 100%. Sự hút ẩm của xơ dường như độc lập với sự thay đổi của nhiệt độ trong khoảng từ 20-900C. Do vậy, ảnh hưởng của độ ẩm lên xơ không lớn như với nylon. 27 1.4. Sự vón hạt: Là quá trình hình thành các búi xơ xù xì bám dính trên bề mặt các sản phẩm may mặc, làm giảm vẻ đẹp của các sản phẩm dệt may, nhất là các sản phẩm dệt kim từ sợi xơ ngắn. Những búi xơ này xuất hiện trên hầu hết các loại xơ sợi. Xơ càng bền, các búi xơ này càng bám chặt trên vải, do vậy hiệu ứng nổi hạt trở nên nghiêm trọng với các loại xơ có độ bền cơ khá lớn như polyester. Cấu trúc xơ sợi góp phần quan trọng trong việc hình thành các hạt này. Khối lượng phân tử càng thấp các hạt càng nổi trên bề mặt càng nhiều. Các polyester có độ nhớt 0,48 bắt đầu có sự tạo hạt trên bề mặt xơ. Nếu độ nhớt của xơ giảm xuống 0,40 lượng hạt nổi lên càng nhiều. Polyester có độ nhớt càng thấp càng khó kéo sợi do độ nhớt thấp dễ làm đứt xơ. Để kéo được những xơ có độ nhớt thấp, thông thường polyester được tiến hành đồng trùng hợp với các copolymer có chứa nhóm sunfat. Các xơ được sản xuất từ polymer có độ nhớt thấp cần được tẩm các chất chống nổi hạt. 1.5. Sự nhiễm điện của polyester: Polyester là loại xơ có khả năng nhiễm điện do ma sát, thường polyester bị ma sát sẽ tích điện âm. Tuy nhiên, do độ dẫn điện kém nên khi bị nhiễm điện các đặc tính của xơ bị biến đổi nhất là trong điều kiện độ ẩm kém. Điều này gây nhiều khó khăn cho các công đoạn gia công tiếp theo và trong tồn trữ xơ. Để làm giảm sự nhiễm điện do ma sát của xơ polyester, có thể áp dụng nhiều phương pháp khác nhau. Một trong những biện pháp đó là phân tán các nhóm ưa nước vào xơ để nâng cao lượng ẩm trong xơ. Ngoài ra, trong quá trình kéo sợi polyester được pha các polymer có khả năng dẫn điện làm cầu nối giữa các polyester. Hoặc áp dụng kỹ thuật kéo sợi lõi áo trong đó một lớp là polyester, lớp còn lại là một polymer ưa nước hay phân tán các ion kim loại hoặc than chì vào dung dịch kéo sợi. Bằng cách này người ta đã sản xuất được xơ ICI, là loại xơ có khả năng chống điện do ma sát. Đây là polyester dạng xơ ngắn, được phân tán các ion kim loại hoặc than chì có khả năng dẫn điện từ bề mặt xơ tới một chiều sâu nhất định ở một nồng độ phù hợp nhằm giảm điện trở của xơ. 28 Một cách khác làm giảm khả năng nhiễm điện do ma sát là tẩm các chất chống tĩnh điện cho xơ polyester ở giai đoạn xử lý hoàn tất. Tuy nhiên, các hóa chất này cuối cùng bị rửa trong quá trình giặt tẩy sau này. 2. Tính chất hóa học: 2.1. Sự thủy phân polyester: Vận tốc của phản ứng thủy phân polyester phụ thuộc vào hai yếu tố chính sau: môi trường thủy phân (là môi trường axit hay môi trường kiềm) và chất xúc tác ( là xúc tác có sẵn ở trong xơ hay phân tán trong môi trường). Tốc độ của phản ứng thủy phân tùy thuộc vào khả năng khuyếch tán của các tác chất vào trong xơ. Những axit vô cơ có điện tích lớn khó khuyếch tán vào trong polyester không phân cực. Các tác nhân kiềm chỉ có tác dụng trên bề mặt xơ, do vậy trong dung dịch kiềm đường kính xơ giảm đi, khối lượng phân tử polyester có giảm xuống, độ bền kéo đứt giảm nhưng ứng suất của xơ không bị ảnh hưởng. Ngoài ra, tốc độ phản ứng thủy phân còn phụ thuộc vào quá trình xử lý nhiệt của xơ. Xơ được xử lý trong kiềm loãng ở nhiệt độ sôi từng đợt một được ứng dụng để tạo ra những tính chất bề mặt sợi như độ nhám, cảm giác cứngcho xơ polyester. Tốc độ phản ứng thủy phân polyester trong môi trường kiềm sẽ tăng đáng kể nếu kiềm có khả năng khuyếch tán vào trong xơ. Các xúc tác axit nói chung gây ra những hiệu ứng thủy phân khác nhau nên khối lượng của phân tử polyester giảm đi đáng kể trong khi không làm thay đổi đường kính xơ cho tới lúc xơ bị đứt thành từng đoạn. Sự thủy phân trong môi trường axit xảy ra chậm hơn trong môi trường kiềm. 2.2. Sự cháy của polyester: Khả năng bắt lửa của polyester được đánh giá theo chỉ số oxy. Với phương pháp này khả năng cháy polyester ngang với bông như kết quả trong bảng sau: 29 Bảng 19: Chỉ số oxy của một số loại xơ Loại xơ Chỉ số oxy Poly propylene 0,18 Poly acrylic 0,18 Bông 0,18 Polyester 0,21 Nylon 6 0,22 Nylon 6.6 0,24 Aramid 0,28 Tuy nhiên, chỉ số này chỉ có ý nghĩa tương đối, vì quá trình được tiến hành trên xơ nguyên chất. Với polyester, do nhiệt độ cháy cao nên phần bốc cháy bị rời ra khỏi xơ. Xơ polyester có nhiệt độ nóng chảy thấp, hiện tượng nhiễu giọt khi nóng chảy càng được thể hiện rõ ràng. 2.3. Tính tan của polyester: Poly ethylene terephthalate tan tốt trong các dung môi có tính axit như phenol lỏng, m-cresol, axit dicloroacetic ở nhiệt độ phòng. Một số dung môi hữu cơ chứa halogen như hexafloroisopropanol cũng hòa tan tốt vào polyester ở điều kiện thường. Quá trình hòa tan xảy ra nhanh chóng ở những vùng vô định hình, còn vùng tinh thể phải đun nóng mới tan. Ở nhiệt độ trên 1000C nhiều dung môi có khả năng khuyếch tán tốt vào xơ và trở thành dung môi tốt của poly ethylene terephthalate. Nhóm dung môi này gồm: nitrobenzen, odiclorobenzen. Một số dung môi là dẫn xuất halogen của các hydrocarbon no có thể hòa tan poly ethylene terephthalate ở nhiệt độ dưới 00C tuy nhiên dung dịch không bền. Các 30 dung môi này bao gồm: cloroform, methylene chloride, tetracloroathane. Tuy nhiên, chỉ các vùng vô định hình mới bị hòa tan ở điều kiện này. Để hòa tan phần tinh thể cần phải cấp nhiệt. H2SO4 đặc vừa có thể hòa tan poly ethylene terephthalate vừa phân hủy nó. Bảng 20: Một số tính chất của xơ polyester Tính chất Đơn vị Độ mảnh xơ 0.6-44 dtex Khối lượng riêng 1.36-1.38 g/cm3 Khả năng hút ẩm 0.2-0.5% Khả năng kháng sinh học Rất tốt Độ bền đứt tương đối 25-65 cN/tex Độ giãn kéo đứt 15-50 % Khả năng đàn hồi Rất tốt 3. Ưu điểm của sợi nhuộm polyester theo phương pháp nhuộm dung dịch polymer khi kéo sợi: - Ưu điểm chung: (giống sợi polyester thường): + Độ bền cơ học cao (cao hơn cả sợi polyamit) + Độ đàn hồi tốt + Khả năng chống biến dạng cao + Khả năng giữ nếp tốt (sản phẩm dệt có độ chống nhàu rất cao) + Khả năng kháng sinh học tốt 31 - Ưu điểm riêng: (khác sợi polyester thường): + Độ bền màu ánh sáng tốt + Độ bền màu ma sát tốt Tóm lại, sợi nhuộm polyester theo phương pháp “solution dyed” ngoài những tính chất chung của sợi polyester bình thường như trên nó còn có tính chất ưu việt là độ bền màu (mài mòn, ánh sáng) rất cao do xơ được nhuộm trong quá trình kéo sợi khi dung dịch polymer nóng chảy. IV. Ứng dụng của sợi nhuộm polyester kéo theo phương pháp “solution dyed”: Sợi nhuộm polyester kéo theo phương pháp nhuộm dung dịch có độ bền màu ma sát, bền màu ánh sáng tốt nên thường được sử dụng để dệt các loại vải sử dụng ngoài trời hoặc chịu tác động ma sát cao: - Vải bọc nệm ghế ngoài trời. - Vải bạt, vải lều, vải dù. - Vải dùng trong ngành hàng hải, tàu biển. - Dùng để dệt thảm. IV. Công nghệ xử lý hoàn tất chống thấm nước: Công nghệ xử lý chống thấm nước đạt được bằng cách giảm năng lượng tự do trên bề mặt xơ. Nếu như lực tương tác bám dính giữa xơ với giọt chất lỏng có trên xơ lớn hơn lực tương tác dính kết bên trong chất lỏng thì khi đó giọt nước này sẽ loang ra. Nếu như lực tương tác bám dính giữa xơ với giọt chất lỏng nhỏ hơn lực tương tác dính kết bên trong chất lỏng này thì giọt nước sẽ không bị loang. Những bề mặt mà tạo ra lực tương tác với chất lỏng thấp là do năng lượng bề mặt thấp. Năng lượng bề mặt tới hạn hay sức căng bề mặt của chúng c phải nhỏ hơn so với sức căng bề mặt của chất lỏng L. Có một vài phương pháp khác nhau để đưa những bề mặt có năng lượng thấp lên sản phẩm dệt. Cách thứ nhất là kết hợp cơ học các sản phẩm chống thấm nước vào trong hoặc trên xơ và bề mặt vải, trong lỗ chân xơ, trong những khoảng trống giữa xơ 32 và sợi. Ví dụ ở đây là dung dịch parafin. Một cách khác nữa đó là phản ứng hoá học của vật liệu chống thấm nước với bề mặt của xơ. Ví dụ ở đây là các nhựa của axít béo. Còn có thêm một phương pháp khác đó là tạo ra những màng mỏng chống thấm trên bề mặt của xơ. Ví dụ ở đây là silicon và các sản phẩm florocacbon. Cách cuối cùng đó là sử dụng các cấu trúc vải đặc biệt chẳng hạn như những tấm màng mỏng polytêtrafloroêtylen được kéo căng (Goretex), màng mỏng của polyeste có thể thấm nước (Sympatex) và tráng phủ vi xốp (các polyurêtan biến tính thấm nước). Hóa học chống thấm nước: 1. Chống thấm kiểu parafin: Công nghệ hoàn tất này có thể được dùng cho cả hai kiểu tận trích và ngấm ép. Chúng tương thích với hầu hết các kiểu hoàn tất nhưng lại làm tăng tính dễ bốc cháy. Mặc dù những nguyên liệu sẵn có với giá thành tương đối thấp, tạo ra được hiệu ứng chống thấm nước đồng nhất, song với nhược điểm ít bền với giặt giũ và giặt khô, mức độ thấm nước và không khí kém nên đã hạn chế việc sử dụng kiểu hoàn tất chống thấm, chống bám bẩn kiểu parafin. 2. Công nghệ chống thấm dùng axít mêlamin stêaríc: Các hợp chất được tạo thành bằng phản ứng của axít stêaríc và formalđêhyt với mêlamin tạo ra một phân lớp khác của loại nguyên liệu chống thấm nước. Tính chất không thấm hút của các nhóm axít stêaríc tạo ra được khả năng chống thấm nước, trong khi đó những nhóm N-mêtylen còn lại có thể phản ứng với xenlulô hoặc với (liên kết ngang) khác để tạo được hiệu quả lâu dài. Ưu điểm của kiểu chống thấm bằng mêlamin axít stêaríc là làm tăng độ bền với giặt có cảm giác sờ tay tốt với vải đã được xử lý. Một số sản phẩm loại này có thể được ứng dụng hiệu quả bằng cách xử lý theo phương pháp tận trích. 33 Nhược điểm của kiểu xử lý chống thấm mêlamin axít stêaríc là làm giảm độ bền xé rách và khả năng chống mài mòn của vải, làm biến đổi ánh màu của vải đã nhuộm, thải ra chất formalđêhyt. 3. Xử lý chống thấm kiểu silicôn: Để có thể đạt được một vài tiêu chuẩn về độ bền, loại silicôn dùng để xử lý chống thấm thường gồm có ba thành phần, đó là: silanol, silane và chất xúc tác, chẳng hạn như octoate thiếc. Ưu điểm của xử lý chống thấm nước kiểu silicôn là tạo khả năng chống thấm nước cao, cảm giác sờ tay rất mềm mại, tăng khả năng may và duy trì được hình dáng, cải thiện vẻ đẹp ngoại quan và cảm giác của loại vải cào tuyết. Nhược điểm của kiểu xử lý chống thấm silicôn đó là làm tăng hiện tượng nổi hạt xoắn, trượt đường may, giảm khả năng chống thấm nếu như sử dụng số lượng quá thừa, chỉ làm giảm nhẹ độ bền với giặt và với quá trình giặt khô. Silicôn bền hơn sáp nhưng ít bền hơn hợp chất flour. 4. Xử lý chống thấm florocacbon Florocacbon (FC) làm cho các bề mặt của xơ có năng lượng bề mặt thấp nhất cho các kiểu hoàn tất chống thấm đang được ứng dụng. Xử lý chống thấm FC được tổng hợp lại bằng việc phối hợp các nhóm alkyl perfloro vào trong các monomer acrylic hay urêtan để sau đó có thể được polyme hoá để thực hiện các quy trình hoàn tất vải. Những ưu điểm chung của kiểu hoàn tất chống thấm, chống bẩn florocacbon là vải được xử lý sấy khô nhanh hơn. Các FC đặc biệt cho phép cải thiện được mức độ nhả bẩn trong quá trình giặt hoặc chống bám bụi trên nylon, đặc biệt có tác dụng với loại vải thảm. Nhược điểm của kiểu hoàn tất này là giá thành cao, vải bị xám màu trong quá trình giặt, độ may rủi cao và cần phải có xử lý đặc biệt với nước thải dùng trong quá trình xử lý. Trong thực tế là chúng thường không được sử dụng hiệu quả 34 bằng phương pháp tận trích (nhưng hiện có một vài sản phẩm FC mới nằm ngoài quy luật này). Các FC sấy ở nhiệt độ thấp là một sự phát triển mới khác nữa. Chúng có thể đạt được độ chống thấm, chống bám bẩn mà không cần nhiệt, chỉ sau khi phơi trong điều kiện nhiệt độ phòng. Đây là một lợi điểm cho việc ngấm ép các loại quần áo, vải bọc và các loại vải thảm. Một nhược điểm không thể tránh được đó là độ bền thấp do không có việc gắn kết bằng các liên kết ngang. 35 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM I. Thí nghiệm tính chất cơ – lý hóa của sợi nhuộm polyester: Chúng tôi làm thí nghiệm độ nhỏ, độ bền kéo đứt và độ bền màu ánh sáng của các sợi polyester nhuộm theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi để so sánh với các loại sợi polyester nhuộm theo phương pháp truyền thống (nhuộm sau khi kéo sợi bằng thuốc nhuộm phân tán). Bảng 21: Bảng thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của sợi polyester nhuộm theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi TT Chỉ tiêu Phương pháp thử 75 D 150 D 300 D 500 D 600D Độ nhỏ thực tế (Nm) 75,1 150,3 296,7 500,3 597,4 1 Độ nhỏ Cv độ nhỏ (%) 0,8 1,0 1,1 1,1 1,2 Độ bền tuyệt đối (cN) 322,2 705,7 1.507,0 2.292,2 2.813,4 Độ bền t. đối(cN/tex) 38,66 42,34 45,21 41,26 42,2 2 Độ bền kéo đứt Độ dãn đứt (%) 25,69 19,64 20,49 22,39 19,53 3 Độ bền màu ánh sáng Cấp ISO 7 >7 >7 7> >7 36 Bảng 22: Bảng thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của sợi polyester thường TT Chỉ tiêu Phương pháp thử Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 1 Độ bền màu ánh sáng Cấp ISO 105 B02-99 4 3-4 4  Nhận xét:  Độ bền của sợi polyester nhuộm theo phương pháp thông thường và sợi nhuộm polyester theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi “solution dyed” tương đương như nhau. Khi nhuộm bằng phương pháp nhuộm dung dịch “solution dyed”, độ bền của sợi không bị ảnh hưởng. Các giá trị độ bền đứt tương đối, độ giãn đứt của sợi nhuộm polyester theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi “solution dyed” đều nằm trong khoảng giá trị của sợi polyester thường: + Độ bền đứt tương đối: 39 – 59 cN/ tex + Độ giãn đứt: 15 – 30%  Độ bền ánh sáng của sợi nhuộm polyester theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi cao hơn sợi polyester nhuộm theo phương pháp thông thường: sợi polyester thường có độ bền màu ánh sáng nằm trong khoảng từ cấp 1 đến cấp 5, trong khi các mẫu sợi nhuộm polyester theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi “solution dyed” có độ bền màu ánh sáng đạt từ cấp 6 trở lên ( Theo tiêu chuẩn ISO 105 B02 – 99). II. Thiết kế mặt hàng: Mục đích sử dụng: vải bọc nệm ghế ngoài trời. Yêu cầu chất lượng: Đối với sản phẩm vải bọc nệm ghế, yêu cầu về chất lượng liên quan đến độ bền đứt, độ bền xé rách, độ bền màu ma sát và bền màu ánh sáng. 37 Dưới tác động của ánh sáng mặt trời, vải bọc nệm ghế dệt từ sợi polyester nhuộm theo phương pháp thông thường sẽ bị phai màu nhanh ( khoảng 60 giờ- tương đương cấp 5). Do đó, để đáp ứng yêu cầu này, người ta thường sử dụng các loại sợi có độ bền màu cao cho vải ngoài trời. Hiện nay, các loại sợi bền màu cao nhuộm theo phương pháp nhuộm dung dịch polymer nóng chảy khi kéo sợi là sợi acrylic, polyester và polypropylen. Độ bền màu ánh sáng của nó có thể đạt đến cấp 7-8 (khoảng hơn 350 giờ). Mặt hàng dệt từ loại sợi này là những mặt hàng cao cấp, có giá trị cao. Vải bọc nệm ghế thường sử dụng các loại sợi polyester, acrylic ở dạng xơ ngắn hoặc filament. Nếu là sợi xơ ngắn thì các chi số thường sử dụng là 10, 20/2 Ne ; nếu là sợi filament thì chuẩn số thường sử dụng là 200, 300, 400, 500, 600 Denier. Trọng lượng của loại vải này nằm trong khoảng 180 – 350 g/m2. Để tạo ra mặt hàng có chất lượng cao chúng tôi sử dụng nguyên liệu là sợi filament với chuẩn số 400, 500 Denier. Bảng 23. Thông số thiết kết mặt hàng 1: TT Các thông số Đơn vị đo Mẫu 1 PS01 1 Nguyên liệu dọc Denier 400 2 Nguyên liệu ngang Denier 400 3 Kiểu dệt Vân điểm 4 Khổ mắc máy cm 162 5 Khổ dệt cm 160 6 Khổ hạ máy cm 156,3 7 Lược dệt Khe/cm 15 8 Số sợi sâu 1 khe 38 Nền Sợi/khe 2 Biên Sợi/khe 3 9 Tổng số sợi dọc nền Sợi 4.710 Biên Sợi 135 Toàn bộ Sợi 4.845 10 Mật độ dọc Sợi/10cm 300 11 Mật độ ngang Sợi/10cm 140 12 Độ co dệt dọc % 6,1 13 Độ co dệt ngang % 2,3 14 Trọng lượng sợi dọc g/m 228,5 15 Trọng lượng sợi ngang g/m 99,6 16 Trọng lượng sợi toàn bộ g/m 328,1 17 Trọng lượng g/m2 g/m2 209,9 Bảng 24. Thông số thiết kết mặt hàng 2: TT Các thông số Đơn vị đo Mẫu 2 PS02 1 Nguyên liệu dọc Denier 500 2 Nguyên liệu ngang Denier 500 39 3 Kiểu dệt Vân điểm 4 Khổ mắc máy cm 162 5 Khổ dệt cm 160 6 Khổ hạ máy cm 155,5 7 Lược dệt Khe/cm 14 8 Số sợi sâu 1 khe Nền Sợi/khe 2 Biên Sợi/khe 3 9 Tổng số sợi dọc nền Sợi 4.396 Biên Sợi 126 Toàn bộ Sợi 4.522 10 Mật độ dọc Sợi/10cm 280 11 Mật độ ngang Sợi/10cm 130 12 Độ co dệt dọc % 5,7 13 Độ co dệt ngang % 2,8 14 Trọng lượng sợi dọc g/m 265,5 15 Trọng lượng sợi ngang g/m 115,6 16 Trọng lượng sợi toàn bộ g/m 381,1 40 17 Trọng lượng g/m2 g/m2 245,1 Bảng 25. Thông số thiết kết mặt hàng 3: TT Các thông số Đơn vị đo Mẫu 3 PS03 1 Nguyên liệu dọc - Màu trắng - Màu ghi - Màu đỏ - Màu vàng - Màu nâu Denier 500 2 Nguyên liệu ngang - Màu trắng Denier 500 3 Kiểu dệt Vân điểm/ sọc dọc màu 4 Khổ mắc máy cm 158 5 Khổ dệt cm 156 6 Khổ hạ máy cm 151,8 7 Lược dệt Khe/cm 14 8 Số sợi sâu 1 khe Nền Sợi/khe 2 Biên Sợi/khe 3 41 9 Tổng số sợi dọc nền Sợi 4.284 Biên Sợi 126 Toàn bộ Sợi 4.410 10 Mật độ dọc Sợi/10cm 280 11 Mật độ ngang Sợi/10cm 130 12 Độ co dệt dọc % 5,9 13 Độ co dệt ngang % 2,7 14 Trọng lượng sợi dọc g/m 259,5 15 Trọng lượng sợi ngang g/m 112,7 16 Trọng lượng sợi toàn bộ g/m 372,2 17 Trọng lượng g/m2 g/m2 245,2 Bảng 26. Kiểu dệt mặt hàng 3: Màu Số sợi Số lần lặp Trắng 88 1 Ghi 5 1 Đỏ 2 1 Vàng 32 1 42 Đỏ 2 1 Ghi 5 1 Trắng 44 1 Nâu 3 1 Trắng 9 1 Nâu 3 1 Trắng 6 1 Nâu 3 Trắng 3 2 Nâu 3 1 Trắng 8 1 Vàng 12 1 Ghi 8 Vàng 1 4 Ghi 6 1 Vàng 1 1 Ghi 4 1 Vàng 1 1 Ghi 3 1 43 Vàng 1 1 Ghi 4 1 Vàng 1 1 Ghi 2 1 Vàng 1 1 Ghi 3 1 Vàng 1 Ghi 2 3 Vàng 1 Ghi 1 7 Vàng 2 Ghi 1 3 Vàng 293 1 Ghi 1 Vàng 2 3 Ghi 1 Vàng 1 7 Ghi 2 Vàng 1 3 44 Ghi 3 Vàng 1 4 Ghi 4 1 Vàng 1 1 Ghi 6 1 Vàng 1 1 Ghi 8 Vàng 1 4 Vàng 11 1 Trắng 8 1 Ghi 3 Trắng 3 2 Ghi 3 1 Trắng 6 1 Ghi 3 1 Trắng 9 1 Ghi 3 1 Trắng 44 1 Ghi 5 1 45 Dệt Sợi dọc Sợi ngang Mắc Xâu go, lược Đỏ 2 1 Vàng 32 1 Đỏ 2 1 Ghi 5 1 III. Quy trình công nghệ: Hình 3. Quy trình công nghệ Xử lý hoàn tất Vải thành phẩm 46 1. Công đoạn mắc: Sau đây là các thông số của công đoạn mắc – hồ: Phương pháp mắc: Mắc phân băng Bảng 27. Thông số công đoạn mắc Thông số Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Tổng số sợi mắc Sợi 4.845 4.522 4.410 Số ống trên giàn mắc Ống 120 120 736 Số băng Băng 41 38 6 Băng cuối Băng 41 bỏ ra 75 sợi Băng 38 bỏ ra 38 sợi Băng 6 bỏ ra 6 sợi Khổ rộng mắc Cm 162 162 158 Sức căng của sợi G 20-26 25-30 25-30 Tốc độ mắc M/phút 250 250 250 2. Công đoạn dệt: Sau đây là các thông số trong công đoạn dệt: Bảng 28: Các thông số trong công đoạn dệt Thông số Đơn vị Máy dệt kiếm Tốc độ v/phút 500 Go bằng Độ 322 Góc mở miệng vải Độ 25 47 Đánh giá: - Tốc độ dệt đạt mức trung bình của máy kiếm 500 v/phút. - Năng suất trung bình 158 mét/ 1người/1máy/ 1ca (8h). - Ưu điểm của sợi tổng hợp là cho năng suất dệt cao, ít đứt dọc, thời gian dừng máy thấp, năng suất cao. 3. Công đoạn hoàn tất: 3.1/ Lựa chọn hóa chất: 3.1.1/ Hóa chất của hãng: Nicca, Nhật Tên hóa chất: NK GUARD NDN-7E - Đặc điểm, tính chất: NK GUARD NDN-7E là chất lỏng, màu trắng đục, bản chất là Florocacbon - Công thức: + NK GUARD -7E: 20-40g/l + pH = 2,5-3,5 + Nhiệt độ sấy khô (dry): 130 độ C + Thời gian và nhiệt độ đóng rắn (curing): 45 giây ở 160-180 độ C 3.1.2/ Hóa chất của hãng : Tanatex, Đức Tên hóa chất: TANAGUARD Đặc điểm, tính chất: TANAGUARD là chất lỏng, màu trắng sữa, bản chất là Florocacbon. - Công thức: + TANAGUARD: 20-60g/l + pH = 6.0 ± 0.5 + Nhiệt độ sấy khô (dry): 130 độ C 48 + Thời gian và nhiệt độ đóng rắn (curing): 50 giây ở 160-200 độ C 3.2/ Thử nghiệm mẫu nhỏ: Thử nghiệm xử lý chống thấm theo các cách sau: - Nồng độ hóa chất khác nhau - Nhiệt độ khác nhau Quy trình: Ngấm ép  Sấy khô (dry)  Đóng rắn (curing) 3.2.1/ Chất chống thấm NK GUARD NDN-7E: Thử nghiệm xử lý hoàn tất với nồng độ khác nhau: Quy trình: Ngấm ép với các nồng độ khác nhau, pick up 60%  Sấy khô (dry) ở 1300C  Đóng rắn (curing) ở 1700C. Bảng 29. Các thông số thử nghiệm chống thấm Hóa chất Đơn vị TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 NK GUARD NDN-7E g/l 20 25 30 35 40 Mức ngấm ép Pu % 60 60 60 60 60 Nhiệt độ/ Thời gian 0C/s 170/45 170/45 170/45 170/45 170/45 49 Bảng 30. Kết quả thí nghiệm tính kháng nước: Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Đơn vị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Tính kháng nước AATCC 22 70 70 80 80 80 - Thực hiện 6 thí nghiệm trên kết quả cho thấy độ chống thấm ở nồng độ 30g/l là tốt nhất và kinh tế nhất vì ở những nồng độ 20g/l và 25g/l độ chống thấm chưa được tốt, còn ở nồng độ cao hơn 35g/l và 40g/l thì độ chống thấm cũng không tốt hơn so với nồng độ 30g/l. Thử nghiệm xử lý hoàn tất với nhiệt độ khác nhau: Quy trình: Ngấm ép (pick up 60% , nồng độ 30g/l)  Sấy khô (dry) ở 1300C  Đóng rắn (curing) ở các nhiệt độ khác nhau. Bảng 31. Các thông số thử nghiệm chống thấm Hóa chất Đơn vị TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 NK GUARD NDN-7E g/l 30 30 30 30 30 Mức ngấm ép Pu % 60 60 60 60 60 Nhiệt độ/ Thời gian 0C/s 160/45 165/45 170/45 175/45 180/45 50 Bảng 32. Kết quả thí nghiệm tính kháng nước: Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Đơn vị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Tính kháng nước AATCC 22 Cấp 50 70 80 80 80 - Kết quả thí nghiệm cho thấy: Giữ nguyên các yếu tố khác chỉ thay đổi nhiệt độ Curing ta thấy: Với nhiệt độ 160, 165 độ C thì chưa đủ để đóng rắn chất chống thấm đã ngấm vào vải nên hiệu quả chống thấm rất thấp. Ở nhiệt độ cao hơn là 175, 180 độ C thì kết quả chống thấm là cấp 80. Vì vậy ta chọn nhiệt độ Curing là 170 độ C với thời gian 45 giây vừa kinh tế vừa cho kết quả tốt nhất. Nhận xét: - Qua bảng kết quả kiểm nghiệm về tính kháng nước ta thấy nồng độ, nhiệt độ, thời gian xử lý phù hợp cho chất lượng tốt và kinh tế là: + Nồng độ: 30 g/l + Nhiệt độ/ thời gian: 170/45 (độ C/ giây) 3.2.2/ Chất chống thấm TANAGUARD: Thử nghiệm xử lý hoàn tất với nồng độ khác nhau: Quy trình: Ngấm ép với các nồng độ khác nhau, pick up 60%  Sấy khô (dry) ở 1300C  Đóng rắn (curing) ở 1700C. 51 Bảng 33. Các thông số thử nghiệm chống thấm Hóa chất Đơn vị TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6 TN7 TN8 TN9 TANAGUARD g/l 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Mức ngấm ép Pu % 60 60 60 60 60 60 60 60 60 Nhiệt độ/ Thời gian 0C/s 170 /50 170 /50 170 /50 170 /50 170 /50 170 /50 170 /50 170 /50 170 /50 Bảng 34. Kết quả thí nghiệm tính kháng nước: Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Đơn vị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Mẫu 8 Mẫu 9 Tính kháng nước AATCC 22 Cấp 50 50 50 50 70 70 70 70 70 - Thực hiện 9 thí nghiệm trên kết quả cho thấy độ chống thấm ở nồng độ 40g/l là tốt nhất và kinh tế nhất vì ở những nồng độ 20g/l, 25g/l, 30g/l, 35g/l độ chống thấm không tốt bằng, còn ở nồng độ cao hơn 40g/l thì độ chống thấm cũng không tốt hơn so với nồng độ 40g/l. 52 Thử nghiệm xử lý hoàn tất với nhiệt độ khác nhau: Quy trình: Ngấm ép (pick up 60% , nồng độ 40g/l)  Sấy khô (dry) ở 1300C  Đóng rắn (curing) ở các nhiệt độ khác nhau. Bảng 35. Các thông số thử nghiệm chống thấm Hóa chất Đơn vị TN1 TN2 TN3 TN4 TN5 TN6 TN7 TANAGUARD g/l 40 40 40 40 40 40 40 Mức ngấm ép Pu % 60 60 60 60 60 60 60 Nhiệt độ/ Thời gian 0C/s 160/50 165/50 170/50 175/50 180/50 185/50 190/50 Bảng 36. Kết quả thí nghiệm tính kháng nước: Chỉ tiêu Tiêu chuẩn Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Mẫu 6 Mẫu 7 Tính kháng nước AATCC 22 50 50 70 70 80 80 80 - Kết quả thí nghiệm cho thấy: Giữ nguyên các yếu tố khác chỉ thay đổi nhiệt độ Curing ta thấy: Với nhiệt độ 160, 165 thì chưa đủ để đóng rắn chất chống thấm đã ngấm vào vải nên hiệu quả chống thấm rất thấp. Ở nhiệt độ 170, 175 độ C kết quả kháng nước chỉ ở cấp 70. Ở nhiệt độ cao hơn là 185, 190 độ C thì kết 53 quả chống thấm là cấp 80. Vì vậy ta chọn nhiệt độ Curing là 180 độ C với thời gian 50 giây vừa kinh tế vừa cho kết quả tốt nhất. Nhận xét: - Qua bảng kết quả kiểm nghiệm về tính kháng nước ta thấy nồng độ, nhiệt độ, thời gian xử lý phù hợp, cho chất lượng tốt và kinh tế là: + Nồng độ: 40 g/l + Nhiệt độ/ thời gian: 180 /50 (độ C/ giây)  Tổng kết: - Cả hai loại hóa chất đều cho kết quả kháng nước tốt như nhau. Nhưng xét về mặt kinh tế ta nên lựa chọn hóa chất NK GUARD NDN-7E với nhiệt độ/ thời gian xử lý thấp hơn, tiết kiệm được nhiên liệu nhiều hơn. 3.3/ Thử nghiệm mẫu lớn: + Hóa chất sử dụng: NK GUARD NDN-7E + Nồng độ: 30 g/l + Pick up: 60% + Lực ép: 1.6-1.8 bar + Nhiệt độ/ thời gian: 170 /45 (độ C/ giây) + Tốc độ chạy máy: 40m/ph 4. Các thiết bị sử dụng: Mắc : Máy mắc IL SUNG của Hàn Quốc Dệt : Máy dệt Picanol của Bỉ Máy hoàn tất : Máy LK & LH của Đài Loan 54 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN I. Đánh giá chất lượng: 1. Thông số kỹ thuật của vải bọc nệm ghế theo các tiêu chuẩn quốc tế: Bảng 37. Thông số kỹ thuật của vải bọc nệm ghế sử dụng ngoài trời ( theo TCFFA – The casual furniture fabric Association) của Mỹ: Thông số Tiêu chuẩn Yêu cầu Độ bền kéo đứt -Dọc -Ngang ASTM D5034 -125 lb -65 lb Độ bền xé rách -Dọc -Ngang ASTM D2262-71 -6 lb -6 lb Pilling ASTM D3512 Cấp 3 sau 30 phút Độ bền mài mòn ASTM D4157 15.000 vòng Độ bền màu ma sát - Khô - Ướt AATCC 116-1974 - 5 - 4 Tính kháng nước AATCC 22 80 Độ bền màu ánh sáng ASTM G154 Cấp 3, 500h 55 Bảng 38. Thông số kỹ thuật của vải bọc nệm ghế ngoài trời ( Theo IKEA of Sweden AB Specification) : Thông số Tiêu chuẩn Yêu cầu Độ bền kéo đứt -Dọc -Ngang ISO 13934-1 ≥350 N Độ bền xé rách -Dọc -Ngang ISO 13937-2 ≥8 N Pilling ISO 12945-2 ≥ cấp 3 Độ bền mài mòn - Sự thay đổi màu sắc - Độ bền ISO 12947-2 - Cấp 2-3 - ≥15.000 vòng Sự thay đổi kích thước sau giặt - Ướt - Khô ISO 6330 - 2% - 4% Độ bền màu ma sát - Khô - Ướt ISO 105-X12 ≥cấp 3-4 ≥cấp 3 Độ bền màu ánh sáng ISO 105-B02 ≥cấp 5-6 56 2. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu chất lượng vải của đề tài thực hiện: Bảng 39. Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu chất lượng vải của đề tài thực hiện Chỉ tiêu chất lượng Tiêu chuẩn Đơn vị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Yêu cầu Ngang 142 137 285 Mật độ Dọc Sợi/10cm 303 282 135 Trọng lượng g/m2 219,7 251,3 257,8 Dọc 1.317,8 1.450.6 1.692,3 Độ bền đứt băng vải Ngang ISO 13934- 1-99 N 676,0 773,3 1.357,6 ≥350 N Dọc 18,9 25,5 28,2 Độ giãn đứt băng vải Ngang ISO 13934- 1-99 % 16,7 32,1 20,0 Dọc 71,3 86,7 95,2 Độ bền xé rách Ngang ISO 13937- 2-00 N 44,9 57,9 58,0 ≥8 N Độ vón gút ISO 12945- 2-00 Cấp 4 4 4 ≥ cấp 3 Độ mài mòn ISO 12947- 2-98 Chu kỳ >15.000 >15.000 >15.000 ≥15.000 vòng Độ bền màu ánh sáng ISO 105 B02-99 Cấp >7 >7 >7 ≥ 5-6 Tính kháng nước bề mặt vải AATCC 22 Cấp 80 80 80 80 Khô 4-5 4-5 4-5 ≥ 3-4 Độ bền màu ma sát Ướt ISO 105- X12-01 Cấp 4-5 4-5 4-5 ≥ 3 Dọc -0,7 -0,9 -0,6 Sự thay đổi kích thước sau giặt Ngang ISO 6330-00 % -0,3 -0,3 -0,3 -2% 57 Nhận xét: Theo kết quả thử nghiệm vải, so sánh với yêu cầu của các tiêu chuẩn quốc tế về thông số kỹ thuật vải bọc nệm ghế ngoài trời, ta có nhận xét như sau:  Vải đạt các chỉ tiêu chất lượng về cơ lý: + Độ bền đứt băng vải + Độ bền xé rách + Độ vón gút + Độ mài mòn + Sự thay đổi kích thước sau giặt  Và đạt các chỉ tiêu chất lượng về hóa: + Độ bền màu ánh sáng + Tính kháng nước bề mặt vải + Độ bền màu ma sát II. Kết luận:  Đề tài đã hoàn thành mục tiêu Nghiên cứu thiết kế mặt hàng vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester theo phương pháp “Solution dyed” để tạo mặt hàng vải bọc nệm ghế với 03 mặt hàng: + Đạt các yêu cầu về chất lượng vải + Có quy trình công nghệ sản xuất + Lựa chọn được thiết bị phù hợp 58 KẾT LUẬN Qua một năm nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiết kế mặt hàng vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester theo phương pháp “Solution dyed” để tạo mặt hàng vải bọc nệm ghế” đã đạt được các mục tiêu đề ra, thực hiện đủ các nội dung đăng ký. Ý nghĩa khoa học kỹ thuật - Mở rộng phạm vi nghiên cứu ứng dụng sợi polyester. - Đã có được công nghệ tạo mặt hàng vải bọc nệm ghế ngoài trời từ sợi nhuộm polyester (theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi). Hiệu quả kinh tế xã hội - Vải bọc nệm ghế ngoài trời đạt yêu cầu chất lượng, có giá trị kinh tế cao, phục phụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. - Đề tài mang tính mới trong việc nghiên cứu ứng dụng sợi nhuộm polyester (theo phương pháp nhuộm dung dịch khi kéo sợi) để nâng cao chất lượng vải bọc nệm ghế ngoài trời đáp ứng nhu cầu trong và ngoài nước, phục vụ cho mục đích xuất khẩu sản phẩm nệm ghế ngoài trời sang thị trường Mỹ và EU. - Tăng tỉ lệ nội địa hóa cho xuất khẩu dệt may. Triển vọng áp dụng kết quả nghiên cứu: - Kết quả nghiên cứu của tài sẽ được ứng dụng tại Phân Viện. - Công nghệ sản xuất sẽ được chuyển giao cho các đơn vị trong ngành, nâng cao năng lực sản xuất, đa dạng hóa sản phẩm cho ngành dệt may. Cơ Quan Chủ trì Đề tài Chủ nhiệm Đề tài Phạm Thị Mỹ Giang 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Công nghệ gia công sợi hóa học- tác giả TS. Huỳnh Văn Trí – Huỳnh Tiến Phong – Nguyễn Công Toàn, NXB: ĐHQG Tp. HCM 2004. 2/ Vật liệu dệt – tác giả: TS. Nguyễn Văn Lân, NXB: ĐHQG Tp. HCM 2002. 3/ Kỹ thuật nhuộm – in hoa và hoàn tất – Vật liệu dệt: Tổng Công Ty Dệt May Việt Nam, Viện Kinh Tế Kỹ Thuật Dệt May, NXB KHKT Hà Nội, 2002. 4/ Hoàn tất sản phẩm dệt – tác giả Đào Duy Thái, NXB: ĐHQG Tp. HCM 2010. 5/ Handbook of Fiber Chemistry, NXB: Menachem Lewin, 2007. 6/ Website: www.unstats.un.org 7/ Website: www.freepatentsonline.com 8/ Website: www.swicofil.com