Tổng quan nghiên cứu

Vải dệt kim là một trong những loại vật liệu dệt may phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thời trang và may mặc. Theo báo cáo ngành, sản lượng vải dệt kim toàn cầu tăng trưởng khoảng 5-7% mỗi năm, phản ánh nhu cầu ngày càng cao về các sản phẩm có tính co giãn, thoáng khí và mềm mại. Tuy nhiên, tính chất cơ lý của vải dệt kim phụ thuộc rất lớn vào cấu trúc sợi, đặc biệt là độ mảnh sợi – một yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền, độ co giãn và cảm giác khi sử dụng. Nghiên cứu này tập trung phân tích ảnh hưởng của độ mảnh sợi đến một số tính chất cơ lý của vải dệt kim hai mặt phải Rib, loại vải có cấu trúc đặc trưng với khả năng co giãn và độ bền cao, được sử dụng phổ biến trong may mặc.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm xác định mối quan hệ giữa độ mảnh sợi và các thông số cơ lý như độ dày, độ giãn, độ bền kéo, độ thoáng khí của vải Rib 1x1, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến quy trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm Nghiệm của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và Viện Dệt May Việt Nam trong năm 2018, sử dụng các mẫu vải dệt kim từ sợi acrylic và bông với độ mảnh sợi khác nhau.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn nguyên liệu và điều chỉnh công nghệ dệt nhằm tối ưu hóa tính chất cơ lý của vải Rib, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường dệt may trong bối cảnh công nghiệp 4.0.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về cấu trúc vải dệt kim, đặc biệt là mô hình cấu trúc vòng sợi và các thông số cấu tạo như chiều dài vòng sợi, mật độ ngang (Pn), mật độ dọc (Pd), rappo kiểu dệt (R) và hệ số tương quan mật độ (C). Các khái niệm chính bao gồm:

  • Độ mảnh sợi (Tex): Khối lượng sợi tính theo gam trên 1000 mét chiều dài, ảnh hưởng đến độ dày và độ bền của vải.
  • Cấu trúc vòng sợi: Bao gồm cung kim, trụ vòng và cung platin, quyết định tính co giãn và độ bền của vải.
  • Kiểu dệt Rib 1x1: Là kiểu dệt đan ngang với sự xen kẽ giữa các vòng sợi nổi và chìm, tạo nên tính đàn hồi và độ bền cao.
  • Tính chất cơ lý của vải: Bao gồm độ dày, độ giãn dọc và ngang, độ bền kéo, độ thoáng khí, được đo theo tiêu chuẩn TCVN và ISO.

Ngoài ra, nghiên cứu còn tham khảo các lý thuyết về ảnh hưởng của nguyên liệu sợi (bông, acrylic) và các công đoạn gia công đến tính chất cuối cùng của vải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu được thu thập từ các mẫu vải dệt kim hai mặt phải Rib 1x1, sử dụng sợi acrylic và bông với độ mảnh sợi khác nhau, được sản xuất tại Trung tâm Nghiệm của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và Viện Dệt May Việt Nam. Cỡ mẫu khoảng 20 mẫu vải, được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát nhằm đảm bảo tính đại diện.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Đo các thông số cấu tạo vải: chiều dài vòng sợi, mật độ ngang, mật độ dọc, rappo kiểu dệt, theo tiêu chuẩn TCVN 5071:2007 và ISO 5084:1996.
  • Thử nghiệm tính chất cơ lý: độ dày (TCVN 5071:2007), độ giãn dọc và ngang (TCVN 5795:1994), độ bền kéo (TCVN 5795:1994), độ thoáng khí (TCVN 5092:2009).
  • Phân tích số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel, sử dụng các phương pháp thống kê mô tả và phân tích tương quan để xác định mối quan hệ giữa độ mảnh sợi và các tính chất cơ lý của vải.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong 12 tháng, từ tháng 1 đến tháng 12 năm 2018, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị mẫu, thử nghiệm, phân tích và báo cáo kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của độ mảnh sợi đến độ dày vải:
    Mẫu vải sử dụng sợi acrylic có độ mảnh sợi trung bình khoảng 1.5 Tex cho độ dày vải trung bình 0.62 mm, trong khi mẫu vải từ sợi bông với độ mảnh sợi khoảng 2.0 Tex có độ dày trung bình 0.75 mm, tăng 21% so với mẫu acrylic. Điều này cho thấy độ mảnh sợi càng nhỏ thì vải càng mỏng và nhẹ hơn.

  2. Độ giãn dọc và ngang của vải:
    Độ giãn dọc của vải acrylic đạt trung bình 35%, cao hơn 15% so với vải bông (30%). Độ giãn ngang của vải acrylic cũng cao hơn khoảng 12% so với vải bông. Kết quả này phản ánh tính đàn hồi tốt hơn của sợi acrylic do cấu trúc sợi mảnh và liên kết vòng sợi linh hoạt hơn.

  3. Độ bền kéo:
    Độ bền kéo trung bình của vải acrylic là 320 N/cm, cao hơn 18% so với vải bông (270 N/cm). Sự khác biệt này được giải thích bởi tính chất cơ học vượt trội của sợi acrylic, có khả năng chịu lực kéo tốt hơn sợi bông tự nhiên.

  4. Độ thoáng khí:
    Mẫu vải bông có độ thoáng khí trung bình 3500 ml/m²/s, cao hơn 25% so với mẫu acrylic (2800 ml/m²/s). Điều này phù hợp với đặc tính hút ẩm và thoáng khí tự nhiên của sợi bông, trong khi sợi acrylic có cấu trúc đặc hơn, hạn chế lưu thông không khí.

Thảo luận kết quả

Các kết quả trên cho thấy độ mảnh sợi ảnh hưởng rõ rệt đến các tính chất cơ lý của vải dệt kim Rib 1x1. Độ mảnh sợi nhỏ giúp giảm độ dày vải, tăng tính mềm mại và độ giãn, nhưng có thể làm giảm độ thoáng khí. Sợi acrylic với độ mảnh sợi nhỏ hơn so với bông mang lại vải có độ bền kéo và độ giãn tốt hơn, phù hợp với các sản phẩm cần tính co giãn cao như áo thun, đồ thể thao.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả tương đồng với báo cáo của một nghiên cứu gần đây về ảnh hưởng của cấu trúc vòng sợi đến tính chất cơ lý vải dệt kim, trong đó độ mảnh sợi là yếu tố quyết định đến độ bền và độ giãn của vải. Các biểu đồ phân tích tương quan giữa độ mảnh sợi và các chỉ số cơ lý có thể minh họa rõ ràng mối quan hệ tuyến tính tích cực giữa độ mảnh sợi và độ giãn, độ bền kéo, đồng thời mối quan hệ âm với độ dày và độ thoáng khí.

Ý nghĩa của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn nguyên liệu sợi phù hợp với yêu cầu sản phẩm, đồng thời điều chỉnh công nghệ dệt nhằm tối ưu hóa tính chất cơ lý của vải Rib, góp phần nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm dệt kim trong ngành công nghiệp may mặc.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa lựa chọn nguyên liệu sợi:
    Khuyến nghị sử dụng sợi acrylic có độ mảnh từ 1.2 đến 1.6 Tex cho các sản phẩm vải Rib cần độ giãn và độ bền cao, trong khi sợi bông với độ mảnh lớn hơn 1.8 Tex phù hợp với sản phẩm yêu cầu độ thoáng khí và hút ẩm tốt. Thời gian áp dụng: 6 tháng, chủ thể thực hiện: bộ phận nghiên cứu và phát triển nguyên liệu.

  2. Điều chỉnh thông số dệt:
    Đề xuất điều chỉnh mật độ ngang và mật độ dọc vòng sợi để cân bằng giữa độ dày và độ giãn của vải, cụ thể tăng mật độ vòng sợi ngang lên 10% để tăng độ bền kéo mà không làm giảm đáng kể độ giãn. Thời gian thực hiện: 3 tháng, chủ thể: bộ phận sản xuất.

  3. Áp dụng công nghệ gia công sau dệt:
    Khuyến khích sử dụng các phương pháp xử lý nhiệt và hóa học nhằm cải thiện tính co giãn và độ bền của vải, đồng thời giảm thiểu hiện tượng tuột vòng và biến dạng vải trong quá trình sử dụng. Thời gian áp dụng: 9 tháng, chủ thể: phòng thí nghiệm và sản xuất.

  4. Đào tạo và nâng cao nhận thức kỹ thuật:
    Tổ chức các khóa đào tạo cho cán bộ kỹ thuật về ảnh hưởng của độ mảnh sợi và các thông số dệt đến tính chất vải, giúp nâng cao hiệu quả kiểm soát chất lượng sản phẩm. Thời gian: liên tục, chủ thể: phòng nhân sự và đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà nghiên cứu và giảng viên ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may:
    Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm chi tiết về ảnh hưởng của độ mảnh sợi đến tính chất cơ lý vải dệt kim, hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu và giảng dạy.

  2. Chuyên viên phát triển sản phẩm trong ngành dệt may:
    Thông tin về mối quan hệ giữa nguyên liệu sợi và tính chất vải giúp tối ưu hóa thiết kế sản phẩm, lựa chọn nguyên liệu phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và thị trường.

  3. Bộ phận kỹ thuật và sản xuất tại các nhà máy dệt kim:
    Các đề xuất về điều chỉnh thông số dệt và công nghệ gia công sau dệt giúp cải thiện chất lượng sản phẩm, giảm lỗi kỹ thuật và tăng năng suất.

  4. Sinh viên ngành Công nghệ Dệt may và Vật liệu:
    Luận văn là tài liệu tham khảo hữu ích cho việc học tập, nghiên cứu và thực hành, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vải dệt kim.

Câu hỏi thường gặp

  1. Độ mảnh sợi ảnh hưởng như thế nào đến độ dày của vải dệt kim?
    Độ mảnh sợi nhỏ hơn thường tạo ra vải có độ dày thấp hơn do sợi mảnh hơn xếp chặt hơn, giảm thể tích vải. Ví dụ, vải acrylic với độ mảnh sợi 1.5 Tex có độ dày trung bình thấp hơn 21% so với vải bông 2.0 Tex.

  2. Tại sao vải từ sợi acrylic có độ giãn cao hơn so với sợi bông?
    Sợi acrylic có cấu trúc sợi mảnh và liên kết vòng sợi linh hoạt hơn, giúp vải có khả năng co giãn tốt hơn. Độ giãn dọc của vải acrylic cao hơn khoảng 15% so với vải bông.

  3. Độ bền kéo của vải dệt kim phụ thuộc vào yếu tố nào?
    Độ bền kéo phụ thuộc vào loại sợi, độ mảnh sợi và cấu trúc vòng sợi. Vải acrylic có độ bền kéo cao hơn 18% so với vải bông do tính chất cơ học vượt trội của sợi acrylic.

  4. Làm thế nào để cải thiện độ thoáng khí của vải dệt kim?
    Sử dụng nguyên liệu sợi tự nhiên như bông, điều chỉnh mật độ vòng sợi và áp dụng công nghệ gia công phù hợp giúp tăng độ thoáng khí. Vải bông có độ thoáng khí cao hơn 25% so với vải acrylic.

  5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này vào sản xuất thực tế không?
    Có, các đề xuất về lựa chọn nguyên liệu, điều chỉnh thông số dệt và công nghệ gia công sau dệt đã được thử nghiệm và có thể áp dụng để nâng cao chất lượng vải Rib trong sản xuất công nghiệp.

Kết luận

  • Độ mảnh sợi là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý của vải dệt kim hai mặt phải Rib, bao gồm độ dày, độ giãn, độ bền kéo và độ thoáng khí.
  • Vải từ sợi acrylic có độ mảnh nhỏ hơn mang lại độ giãn và độ bền kéo cao hơn, trong khi vải bông có độ thoáng khí tốt hơn.
  • Các thông số cấu trúc vòng sợi và mật độ vòng sợi cần được điều chỉnh phù hợp để cân bằng các tính chất cơ lý của vải.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn nguyên liệu và tối ưu hóa công nghệ dệt nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm.
  • Đề xuất các giải pháp cải tiến công nghệ và đào tạo kỹ thuật nhằm ứng dụng hiệu quả kết quả nghiên cứu trong sản xuất.

Tiếp theo, cần triển khai thử nghiệm các giải pháp đề xuất trên quy mô sản xuất thực tế và đánh giá hiệu quả cải tiến trong vòng 6-12 tháng. Các đơn vị sản xuất và nghiên cứu được khuyến khích phối hợp để áp dụng và phát triển thêm các nghiên cứu liên quan.

Hãy liên hệ với Trung tâm Nghiệm của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội để được tư vấn và hỗ trợ kỹ thuật chi tiết hơn về ứng dụng kết quả nghiên cứu này.