Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành công nghệ vật liệu dệt may, vải dệt kim single là loại vật liệu có tính co giãn, thoáng khí và mềm mại, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất trang phục và các sản phẩm dệt may khác. Theo tiêu chuẩn TCVN 5799:1994, chiều dài vòng sợi, mật độ ngang và dọc của sợi, cùng các thông số kỹ thuật khác ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất cơ lý của vải. Tuy nhiên, ảnh hưởng của độ mảnh sợi đến các tính chất này vẫn chưa được nghiên cứu sâu sắc, đặc biệt đối với vải single dệt từ nguyên liệu cotton và acrylic.

Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của độ mảnh sợi đến một số tính chất cơ lý của vải single, bao gồm các thông số như chiều dài vòng sợi, độ bền, độ giãn, tính thoáng khí và độ bền nén. Nghiên cứu được thực hiện trên 6 mẫu vải single dệt từ hai loại nguyên liệu chính là cotton 100% và acrylic 100%, với các chỉ số sợi khác nhau (Nm 32/2 cho cotton và Nm 26/2 cho acrylic), dệt trên máy dệt kim phẳng cặp máy 7 tại Việt Nam trong giai đoạn 2015-2017.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn nguyên liệu và điều chỉnh quy trình dệt nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả sản xuất vải single, góp phần phát triển ngành công nghiệp dệt may trong nước. Kết quả nghiên cứu cũng hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc tối ưu hóa các chỉ tiêu kỹ thuật, giảm thiểu hao hụt nguyên liệu và nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

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 vải single, với các khái niệm chính gồm:

  • Cấu trúc vòng sợi: Vòng sợi trong vải dệt kim được tạo thành bởi các cung kim, trụ vòng và cung platin, liên kết theo chiều ngang và dọc tạo nên hàng vòng và cột vòng. Chiều dài vòng sợi và mật độ vòng ảnh hưởng đến độ bền và tính co giãn của vải.

  • Độ mảnh sợi (Ne, Nm): Là chỉ số biểu thị độ mảnh của sợi, ảnh hưởng đến mật độ dệt và các tính chất cơ lý của vải. Sợi cotton có độ mảnh Nm 32/2, acrylic Nm 26/2 được sử dụng trong nghiên cứu.

  • Tính chất cơ lý của vải dệt kim: Bao gồm độ bền kéo, độ giãn, độ bền nén, tính thoáng khí và độ bền bền bỉ. Các tính chất này phụ thuộc vào cấu trúc vải, loại nguyên liệu và quy trình dệt.

  • Mô hình biến dạng vải: Biến dạng uốn, biến dạng kéo và biến dạng nén được xem xét để đánh giá khả năng chịu lực và độ bền của vải trong quá trình sử dụng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là 6 mẫu vải single được dệt từ hai loại nguyên liệu cotton và acrylic với các chỉ số sợi khác nhau, ký hiệu lần lượt là SA1, SA2, SA3 (cotton) và SC1, SC2, SC3 (acrylic). Các mẫu được dệt trên máy dệt kim phẳng cặp máy 7, đảm bảo tính đồng nhất về kỹ thuật dệt.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Đo đạc chiều dài vòng sợi theo tiêu chuẩn TCVN 5799:1994.

  • Xác định mật độ ngang (Pn) và mật độ dọc (Pd) của vải theo TCVN 5794:1994 và TCVN 8042:2009.

  • Thử nghiệm tính chất cơ lý như độ bền kéo, độ giãn khi nở, độ bền nén, tính thoáng khí theo các tiêu chuẩn ASTM D3787-2016, TCVN 5092:2009.

  • Phân tích số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel và SPSS để đánh giá mối quan hệ giữa độ mảnh sợi và các tính chất cơ lý của vải.

Thời gian nghiên cứu kéo dài trong 2 năm (2015-2017), tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, với cỡ mẫu 6 loại vải single, mỗi loại được thử nghiệm nhiều lần để đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của độ mảnh sợi đến chiều dài vòng sợi:
    Mẫu vải cotton với độ mảnh sợi Nm 32/2 có chiều dài vòng sợi trung bình khoảng 26 mm, trong khi mẫu acrylic Nm 26/2 có chiều dài vòng sợi khoảng 22 mm. Chiều dài vòng sợi giảm khoảng 15% khi chuyển từ cotton sang acrylic, cho thấy nguyên liệu và độ mảnh sợi ảnh hưởng rõ rệt đến cấu trúc vòng sợi.

  2. Mật độ ngang và dọc của vải:
    Mật độ ngang (Pn) của mẫu cotton SA1 là 120 cột vòng/100 mm, trong khi mẫu acrylic SC1 là 110 cột vòng/100 mm. Mật độ dọc (Pd) của cotton SA1 là 90 hàng vòng/100 mm, acrylic SC1 là 85 hàng vòng/100 mm. Mật độ vòng của vải cotton cao hơn khoảng 10-12% so với acrylic, góp phần làm tăng độ bền và độ bền nén của vải.

  3. Tính chất cơ lý – độ bền kéo và độ giãn:
    Độ bền kéo trung bình của vải cotton SA1 đạt 350 N, trong khi acrylic SC1 đạt 280 N, giảm khoảng 20%. Độ giãn khi nở của cotton là 18%, acrylic là 15%. Điều này cho thấy vải cotton có khả năng chịu lực và co giãn tốt hơn acrylic, phù hợp với các sản phẩm cần độ bền cao.

  4. Tính thoáng khí và độ bền nén:
    Mẫu cotton SA1 có độ thoáng khí đạt 3500 ml/m²/s, mẫu acrylic SC1 là 3200 ml/m²/s, giảm khoảng 8.5%. Độ bền nén của cotton là 120 kPa, acrylic là 105 kPa. Sự khác biệt này phản ánh ảnh hưởng của cấu trúc sợi và độ mảnh sợi đến khả năng thoát khí và chịu nén của vải.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự khác biệt về tính chất cơ lý giữa các mẫu vải là do đặc tính vật lý và hóa học của nguyên liệu cotton và acrylic, cũng như độ mảnh sợi khác nhau. Cotton với cấu trúc sợi tự nhiên, có độ mảnh cao hơn, tạo nên vòng sợi dài và mật độ vòng cao hơn, từ đó nâng cao độ bền kéo và độ giãn của vải. Acrylic, là sợi tổng hợp, có cấu trúc sợi ngắn hơn và mật độ vòng thấp hơn, dẫn đến giảm các tính chất cơ lý.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với báo cáo của một số công trình nghiên cứu quốc tế, trong đó vải cotton thường có độ bền và độ thoáng khí vượt trội so với các loại sợi tổng hợp. Biểu đồ so sánh chiều dài vòng sợi và mật độ vòng giữa các mẫu cotton và acrylic có thể minh họa rõ nét sự khác biệt này.

Ý nghĩa của kết quả nghiên cứu giúp các nhà sản xuất lựa chọn nguyên liệu và điều chỉnh quy trình dệt phù hợp để tối ưu hóa tính chất cơ lý của vải single, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và thị trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tối ưu hóa lựa chọn nguyên liệu:
    Ưu tiên sử dụng sợi cotton có độ mảnh Nm 32/2 cho các sản phẩm cần độ bền và độ thoáng khí cao. Thời gian thực hiện: ngay lập tức. Chủ thể thực hiện: các nhà sản xuất nguyên liệu và doanh nghiệp dệt may.

  2. Điều chỉnh mật độ dệt:
    Tăng mật độ ngang và dọc của vải single để nâng cao độ bền kéo và độ bền nén, đặc biệt với nguyên liệu acrylic. Thời gian thực hiện: 6 tháng. Chủ thể thực hiện: kỹ thuật viên và quản lý sản xuất.

  3. Nâng cao quy trình gia công sau dệt:
    Áp dụng các biện pháp xử lý nhằm giảm biến dạng và tăng tính ổn định kích thước của vải, như xử lý nhiệt và giặt thử nghiệm. Thời gian thực hiện: 1 năm. Chủ thể thực hiện: phòng nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

  4. Đào tạo nhân lực kỹ thuật:
    Tổ chức các khóa đào tạo về kiểm soát chất lượng và vận hành máy dệt kim để giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất. Thời gian thực hiện: 3 tháng. Chủ thể thực hiện: các trung tâm đào tạo và doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp dệt may:
    Nắm bắt các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vải single, từ đó cải tiến quy trình sản xuất, giảm hao hụt nguyên liệu và nâng cao hiệu quả kinh tế.

  2. Nhà nghiên cứu và giảng viên ngành công nghệ vật liệu dệt may:
    Cung cấp cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về vật liệu dệt kim và ứng dụng trong công nghiệp.

  3. Sinh viên ngành công nghệ dệt may và vật liệu:
    Học tập và tham khảo các phương pháp nghiên cứu, phân tích số liệu và ứng dụng thực tế trong lĩnh vực dệt kim.

  4. Các nhà thiết kế sản phẩm dệt may:
    Hiểu rõ đặc tính vật liệu để thiết kế sản phẩm phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và thị trường, đặc biệt trong lĩnh vực thời trang và may mặc.

Câu hỏi thường gặp

  1. Độ mảnh sợi ảnh hưởng như thế nào đến tính chất cơ lý của vải single?
    Độ mảnh sợi quyết định chiều dài vòng sợi và mật độ vòng trong vải. Sợi mảnh hơn tạo vòng sợi dài hơn và mật độ vòng cao hơn, giúp vải có độ bền kéo và độ giãn tốt hơn. Ví dụ, cotton Nm 32/2 cho vải có độ bền cao hơn acrylic Nm 26/2 khoảng 20%.

  2. Tại sao vải cotton có tính thoáng khí tốt hơn acrylic?
    Cấu trúc sợi cotton tự nhiên có nhiều khoảng trống và khả năng hút ẩm tốt, giúp không khí lưu thông dễ dàng hơn. Acrylic là sợi tổng hợp có cấu trúc đặc hơn, làm giảm khả năng thoát khí khoảng 8-10%.

  3. Các phương pháp thử nghiệm tính chất cơ lý của vải single là gì?
    Thử nghiệm bao gồm đo chiều dài vòng sợi theo TCVN 5799:1994, mật độ vòng theo TCVN 5794:1994, độ bền kéo và giãn theo ASTM D3787-2016, tính thoáng khí theo TCVN 5092:2009. Các phương pháp này đảm bảo đánh giá chính xác các đặc tính vật liệu.

  4. Làm thế nào để giảm biến dạng vải trong quá trình sản xuất?
    Áp dụng xử lý nhiệt, giặt thử nghiệm và kiểm soát chặt chẽ các thông số máy dệt như độ sâu uốn sợi, tốc độ dệt và áp lực máy. Điều này giúp vải ổn định kích thước và giảm biến dạng khi sử dụng.

  5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các loại vải dệt kim khác không?
    Mặc dù tập trung vào vải single, các kết quả và phương pháp nghiên cứu có thể tham khảo để áp dụng cho các loại vải dệt kim khác như rib, interlock, giúp cải thiện chất lượng và hiệu quả sản xuất.

Kết luận

  • Độ mảnh sợi ảnh hưởng rõ rệt đến chiều dài vòng sợi, mật độ vòng và các tính chất cơ lý của vải single.
  • Vải cotton có ưu thế vượt trội về độ bền kéo, độ giãn và tính thoáng khí so với acrylic.
  • Mật độ vòng cao góp phần nâng cao độ bền và độ bền nén của vải.
  • Biến dạng vải trong quá trình sản xuất có thể kiểm soát bằng các biện pháp kỹ thuật và xử lý sau dệt.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để tối ưu hóa nguyên liệu và quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm dệt kim single.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp đề xuất trong thực tế sản xuất và mở rộng nghiên cứu sang các loại vải dệt kim khác. Mời các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp liên hệ để hợp tác phát triển ứng dụng kết quả nghiên cứu này.