Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam nằm trong vành đai nội chí tuyến với số giờ nắng từ 1.400 đến 3.000 giờ mỗi năm, dẫn đến lượng bức xạ mặt trời rất lớn, đặc biệt là tia tử ngoại (UV) có thể gây hại cho sức khỏe con người. Tia UV gồm các loại UVA, UVB và UVC, trong đó UVA chiếm khoảng 95% tia cực tím chiếu xuống mặt đất và có khả năng xuyên qua lớp vải thông thường, gây lão hóa da và các tổn thương nghiêm trọng khác. Do đó, việc phát triển các sản phẩm may mặc có khả năng chống tia UV là rất cần thiết nhằm bảo vệ người dùng khỏi tác động tiêu cực của ánh nắng mặt trời.

Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng chống tia UV của các loại vải dệt kim đan ngang được phủ bằng dẫn xuất Benzotriazole (BZA) – một loại hóa chất chống tia UV hiệu quả. Mục tiêu chính là đánh giá ảnh hưởng của cấu trúc dệt, cấp kim, thành phần nguyên liệu và quy trình phủ BZA đến chỉ số bảo vệ tia UV (UPF) của vải, từ đó đề xuất loại vải và phương pháp hoàn tất phù hợp cho sản phẩm may mặc chống nắng. Nghiên cứu thực hiện trên 07 loại vải dệt kim đan ngang phổ biến gồm Lacoste, Single Jersey, Rib 1x1 và Interlock với các thành phần sợi cotton, cotton pha spandex và cotton pha polyester, trong phạm vi thời gian từ tháng 9/2021 đến tháng 6/2022 tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP. HCM.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển sản phẩm dệt may chống nắng phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa của Việt Nam, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng trước tác hại của tia UV.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

  • Ảnh hưởng của tia UV đến con người và vật liệu dệt: Tia UV gồm UVA (320-400 nm), UVB (280-320 nm) và UVC (190-280 nm). UVA có khả năng xuyên qua lớp vải thông thường, gây lão hóa da và tổn thương mắt; UVB gây bỏng nắng và ung thư da; UVC bị tầng ozone hấp thụ hoàn toàn. Tác hại của tia UV bao gồm ung thư da, lão hóa sớm, đục thủy tinh thể và suy giảm hệ miễn dịch.

  • Khả năng chống tia UV của vải dệt: Phụ thuộc vào bản chất sợi (cotton, polyester, spandex), cấu trúc dệt (độ dày, mật độ sợi, kiểu dệt), màu nhuộm và quá trình hoàn tất. Vải dệt chặt, dày, có màu tối và được phủ hóa chất chống UV có chỉ số UPF cao hơn.

  • Mô hình cấu trúc vải dệt kim đan ngang: Bao gồm các kiểu dệt Lacoste, Single Jersey, Rib 1x1 và Interlock, được tạo thành từ các vòng sợi cơ bản như vòng dệt, vòng chập và vòng trượt. Mỗi kiểu dệt có đặc tính về độ dày, độ giãn, độ thoáng khí và khả năng chống tia UV khác nhau.

  • Công nghệ hoàn tất chống tia UV: Sử dụng dẫn xuất Benzotriazole (BZA) phủ lên bề mặt vải bằng phương pháp ngấm ép. BZA hấp thụ tia UV trong vùng bước sóng 290-360 nm, chuyển hóa năng lượng UV thành nhiệt năng vô hại, duy trì hiệu quả chống UV sau nhiều lần giặt.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: 07 loại vải dệt kim đan ngang được sản xuất thử nghiệm với các thành phần sợi và cấu trúc khác nhau, gồm 100% cotton, 95% cotton pha 5% spandex, 60% cotton pha 40% polyester; cấp kim 24G và 28G; kiểu dệt Lacoste, Single Jersey, Rib 1x1, Interlock.

  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn các mẫu vải đại diện cho các nhóm cấu trúc và thành phần phổ biến trong ngành dệt may chống nắng, nhằm đánh giá toàn diện ảnh hưởng của từng yếu tố.

  • Quy trình phủ BZA: Áp dụng phương pháp ngấm ép với các nồng độ khác nhau của dẫn xuất Benzotriazole, sau đó sấy và định hình vải.

  • Phương pháp phân tích: Đo chỉ số UPF bằng máy đo quang phổ theo tiêu chuẩn quốc tế, đánh giá các thông số kỹ thuật như độ dày, định lượng (gsm), mật độ sợi. Thực hiện đánh giá ảnh hưởng của kiểu dệt, cấp kim, thành phần nguyên liệu, phủ BZA và tác động của quá trình giặt (20 lần giặt) đến khả năng chống tia UV.

  • Timeline nghiên cứu: Từ tháng 9/2021 đến tháng 6/2022, bao gồm giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, sản xuất mẫu, phủ hóa chất, đo đạc và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng của kiểu dệt đến khả năng chống tia UV: Trước khi phủ BZA, vải Interlock có chỉ số UPF cao nhất khoảng 15, tiếp theo là Rib 1x1 (UPF ~12), Single Jersey (UPF ~8) và Lacoste thấp nhất (UPF ~6). Định lượng vải và độ dày tăng làm chỉ số UPF tăng tương ứng.

  2. Ảnh hưởng của cấp kim: Vải Single Jersey cấp kim 24G có chỉ số UPF cao hơn 28G khoảng 20%, do cấp kim thấp tạo vải dày hơn, giảm độ thưa và khả năng xuyên tia UV.

  3. Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu: Vải 100% cotton có chỉ số UPF thấp hơn vải pha 60% cotton – 40% polyester khoảng 30%, do polyester có khả năng hấp thụ tia UV tốt hơn. Vải pha spandex có chỉ số UPF tương đương hoặc cao hơn cotton nguyên chất.

  4. Hiệu quả phủ Benzotriazole Derivatives: Sau khi phủ BZA, chỉ số UPF của tất cả các mẫu vải tăng đáng kể, trung bình tăng gấp 3-5 lần, với mức UPF đạt trên 40, đạt tiêu chuẩn quần áo chống nắng cao cấp. Nồng độ BZA càng cao thì chỉ số UPF càng tăng, tuy nhiên vượt quá mức nhất định không cải thiện đáng kể.

  5. Ảnh hưởng của quá trình giặt: Sau 20 lần giặt, chỉ số UPF giảm khoảng 15-20% so với ban đầu, nhưng vẫn duy trì ở mức bảo vệ tốt (UPF > 30), chứng tỏ lớp phủ BZA có độ bền tương đối cao.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy cấu trúc vải dệt kim đan ngang ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng chống tia UV, phù hợp với lý thuyết về độ thưa và độ dày vải. Vải Interlock và Rib 1x1 với cấu trúc dày, mật độ sợi cao tạo lớp chắn vật lý tốt hơn so với Lacoste và Single Jersey. Cấp kim thấp làm tăng độ dày vải, giảm khe hở, từ đó nâng cao chỉ số UPF.

Thành phần nguyên liệu cũng đóng vai trò quan trọng, khi sợi polyester có cấu trúc nhân thơm hấp thụ tia UV hiệu quả hơn cotton tự nhiên. Việc phủ dẫn xuất Benzotriazole Derivatives giúp tăng khả năng hấp thụ tia UV hóa học, bổ sung cho khả năng chắn vật lý của vải, tạo ra hiệu quả bảo vệ toàn diện.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với báo cáo của ngành dệt may về vai trò của cấu trúc và hóa chất phủ trong việc nâng cao chỉ số UPF. Việc duy trì hiệu quả chống UV sau nhiều lần giặt cho thấy tính ứng dụng thực tiễn cao của công nghệ phủ BZA.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chỉ số UPF trước và sau phủ BZA, cũng như biểu đồ thể hiện sự thay đổi UPF theo số lần giặt, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả và độ bền của lớp phủ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Ưu tiên sử dụng cấu trúc vải Interlock và Rib 1x1 cho sản phẩm chống nắng: Do có chỉ số UPF cao và độ bền cơ học tốt, giúp tăng hiệu quả bảo vệ người mặc. Thời gian áp dụng: ngay trong quy trình sản xuất.

  2. Chọn cấp kim thấp (24G) để tăng độ dày và giảm độ thưa vải: Giúp nâng cao khả năng chắn tia UV mà không ảnh hưởng đến tính thoáng khí và độ co giãn. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất dệt may.

  3. Phủ dẫn xuất Benzotriazole Derivatives với nồng độ tối ưu khoảng 0.5%: Đảm bảo hiệu quả chống tia UV cao và độ bền sau giặt, đồng thời không ảnh hưởng đến màu sắc và cảm giác vải. Thời gian thực hiện: trong quy trình hoàn tất vải.

  4. Xây dựng quy trình giặt bảo quản phù hợp: Hướng dẫn người tiêu dùng giặt nhẹ nhàng, tránh sử dụng chất tẩy mạnh để duy trì hiệu quả chống UV của lớp phủ. Chủ thể thực hiện: nhà sản xuất và người tiêu dùng.

  5. Nghiên cứu mở rộng về các loại hóa chất phủ khác và kết hợp với thuốc nhuộm: Để đa dạng hóa sản phẩm và nâng cao hiệu quả chống tia UV, phù hợp với nhiều loại vải và mục đích sử dụng khác nhau. Thời gian: nghiên cứu tiếp theo trong 1-2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất dệt may và hoàn tất: Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn cấu trúc vải và công nghệ phủ phù hợp, nâng cao chất lượng sản phẩm chống nắng.

  2. Các nhà thiết kế thời trang và phát triển sản phẩm: Hiểu rõ về ảnh hưởng của cấu trúc và thành phần vải đến khả năng chống tia UV, từ đó thiết kế trang phục bảo vệ hiệu quả và thẩm mỹ.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Dệt May: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, quy trình phủ hóa chất và đánh giá chỉ số UPF, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo.

  4. Người tiêu dùng và các tổ chức y tế, bảo vệ sức khỏe: Nắm bắt thông tin về tác hại của tia UV và lựa chọn sản phẩm may mặc chống nắng phù hợp, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chỉ số UPF là gì và có ý nghĩa như thế nào?
    UPF (Ultraviolet Protection Factor) là chỉ số đo khả năng bảo vệ của vải chống lại tia UV. Ví dụ, UPF 40 nghĩa là chỉ có 1/40 lượng tia UV xuyên qua vải, tương đương bảo vệ 97,5% tia UV, rất phù hợp cho quần áo chống nắng.

  2. Tại sao cấu trúc vải ảnh hưởng đến khả năng chống tia UV?
    Cấu trúc vải quyết định độ dày, mật độ sợi và độ thưa của vải. Vải dệt chặt, dày có ít khe hở hơn, giảm khả năng tia UV xuyên qua, từ đó nâng cao chỉ số UPF.

  3. Phủ Benzotriazole Derivatives có an toàn cho da không?
    Benzotriazole Derivatives là hóa chất hấp thụ tia UV được sử dụng rộng rãi trong ngành dệt may, có độ bền cao và không gây độc hại khi sử dụng đúng quy trình, đảm bảo an toàn cho người mặc.

  4. Hiệu quả chống tia UV có duy trì sau nhiều lần giặt không?
    Nghiên cứu cho thấy sau 20 lần giặt, chỉ số UPF giảm khoảng 15-20% nhưng vẫn duy trì ở mức bảo vệ tốt (UPF > 30), chứng tỏ lớp phủ có độ bền tương đối cao.

  5. Có thể áp dụng công nghệ này cho các loại vải khác không?
    Công nghệ phủ BZA có thể áp dụng cho nhiều loại vải dệt khác nhau, tuy nhiên hiệu quả và độ bền có thể khác nhau tùy thuộc vào bản chất sợi và cấu trúc vải, cần nghiên cứu thêm cho từng loại vải cụ thể.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định rõ ảnh hưởng của kiểu dệt, cấp kim và thành phần nguyên liệu đến khả năng chống tia UV của vải dệt kim đan ngang.
  • Phủ dẫn xuất Benzotriazole Derivatives giúp tăng chỉ số UPF lên gấp 3-5 lần, đạt tiêu chuẩn quần áo chống nắng cao cấp.
  • Lớp phủ BZA duy trì hiệu quả bảo vệ sau 20 lần giặt, chứng tỏ độ bền và tính ứng dụng thực tiễn cao.
  • Đề xuất ưu tiên sử dụng vải Interlock hoặc Rib 1x1, cấp kim 24G và phủ BZA với nồng độ tối ưu cho sản phẩm chống nắng.
  • Các bước tiếp theo bao gồm mở rộng nghiên cứu về các loại hóa chất phủ khác và ứng dụng công nghệ cho đa dạng sản phẩm dệt may chống tia UV.

Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và thực nghiệm vững chắc cho ngành công nghệ dệt may trong việc phát triển sản phẩm bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng, đồng thời mở ra hướng nghiên cứu mới về vật liệu dệt chống tia UV hiệu quả và bền vững.