Tổng quan nghiên cứu

Ngành dệt may Việt Nam đóng góp khoảng 10-15% vào GDP quốc gia, với kim ngạch xuất khẩu đứng thứ hai thế giới và tốc độ tăng trưởng bình quân khoảng 17% mỗi năm. Trong bối cảnh đó, nhu cầu về các sản phẩm vải cao cấp, có tính năng đặc biệt như khả năng kháng khuẩn, khử mùi và tạo cảm giác dễ chịu ngày càng tăng. Một trong những xu hướng nổi bật là phát triển vải có mùi thơm (aroma fabrics) ứng dụng công nghệ microcapsule để bao bọc tinh dầu thơm, giúp duy trì hương thơm lâu dài trên sản phẩm dệt may.

Luận văn tập trung nghiên cứu quy trình sản xuất vải polyester-viscose ứng dụng hạt bao thơm BAYSCENT® LAVENDER bằng công nghệ hoàn tất pad-dry-cure. Mục tiêu chính là khảo sát các điều kiện hoàn tất ảnh hưởng đến độ bền màu, độ bền mùi và thành phần hóa học của hạt microcapsule trên vải sau các chu trình giặt, sấy, chà xát và là ủi. Nghiên cứu được thực hiện tại Công ty CP Tư Sản Thái Trang Thái Tuấn, TP. Hồ Chí Minh, trong khoảng thời gian từ tháng 1 đến tháng 8 năm 2020.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp quy trình công nghệ hoàn tất vải thơm đạt tiêu chuẩn ngành dệt may (ISO 105 A02, ISO 105 C06:2010, ISO 105 X12:2016), đồng thời đánh giá khả năng duy trì hương thơm sau 17 chu trình giặt-sấy, 1200 lần chà xát và 120 lần là ủi. Kết quả này góp phần phát triển dòng sản phẩm vải cao cấp, tạo giá trị gia tăng cho doanh nghiệp và đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng khắt khe.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Công nghệ microencapsulation: Bao bọc tinh dầu thơm trong các hạt microcapsule polyurethane-urea nhằm kiểm soát giải phóng hương thơm theo thời gian và điều kiện môi trường. Hạt microcapsule có kích thước trung bình khoảng 3.3 µm, cấu trúc hình cầu, giúp bảo vệ tinh dầu khỏi bay hơi và phân hủy.

  • Lý thuyết hoàn tất vải pad-dry-cure: Quy trình ngâm vải trong dung dịch chứa microcapsule, ép áp lực 1.2 kg/cm², sấy và nhiệt cố định ở nhiệt độ 160-170°C trong 50 giây để đảm bảo bám dính hạt microcapsule trên bề mặt vải polyester-viscose.

  • Khái niệm độ bền màu và độ bền mùi: Đánh giá độ bền màu theo tiêu chuẩn ISO 105 A02 (đổi màu), ISO 105 C06:2010 (giặt), ISO 105 X12:2016 (ma sát). Độ bền mùi được đánh giá qua cảm quan và phân tích GC-MS sau các chu trình giặt-sấy, chà xát và là ủi.

  • Phân tích hóa học bằng GC-MS headspace: Xác định thành phần hóa học của tinh dầu còn lưu lại trên vải sau các chu trình sử dụng, tập trung vào các hợp chất đặc trưng của tinh dầu lavender như linalool, hexyl propanoate, terpineol, bornyl acetate.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng vải polyester-viscose pha trộn, hạt microcapsule BAYSCENT® LAVENDER do hãng Tanatex Chemicals cung cấp. Các hóa chất và thiết bị hoàn tất được cung cấp bởi Công ty Thái Trang Thái Tuấn.

  • Phương pháp chọn mẫu: Lựa chọn mẫu vải có kích thước chuẩn 4x4 cm, xử lý với dung dịch microcapsule nồng độ 40 g/L, ngâm 2 phút, ép áp lực 1.2 kg/cm², nhiệt cố định 160-170°C trong 50 giây.

  • Phương pháp phân tích: Đánh giá độ bền màu bằng máy quang phổ X-rite CI7800, kiểm tra độ bền giặt, ma sát, chà xát theo tiêu chuẩn ISO và JIS. Đánh giá độ bền mùi bằng cảm quan và phân tích GC-MS headspace. Hình thái hạt microcapsule và bề mặt vải được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Kích thước hạt được đo bằng Laser Diffraction Spectrometry (LDS).

  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 1 đến tháng 8 năm 2020, bao gồm các giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu, xây dựng quy trình hoàn tất, thử nghiệm các điều kiện xử lý, đánh giá chất lượng sản phẩm và phân tích dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng nồng độ microcapsule đến độ bền mùi: Nồng độ microcapsule tối ưu là 40 g/L, cho tỷ lệ pick-up khoảng 70%. Ở nồng độ này, sản phẩm giữ lại được khoảng 85% hàm lượng hương thơm sau 15 chu trình giặt-sấy, cao hơn so với các nồng độ thấp hơn hoặc cao hơn (ví dụ 25 g/L hoặc 50 g/L chỉ giữ được khoảng 60-70%).

  2. Ảnh hưởng nhiệt độ nhiệt cố định: Nhiệt độ 160-170°C là phù hợp nhất để cố định microcapsule trên vải, đảm bảo độ bền mùi và độ bền màu. Nhiệt độ thấp hơn (140°C) không đủ để cố định tốt, còn nhiệt độ cao hơn (180-190°C) làm hư hại cấu trúc microcapsule, giảm độ bền mùi.

  3. Độ bền màu và độ bền mùi sau các chu trình sử dụng: Sản phẩm đạt tiêu chuẩn ISO 105 A02, ISO 105 C06:2010 và ISO 105 X12:2016 về độ bền màu. Hương thơm vẫn còn nhận biết được sau 17 chu trình giặt-sấy, 1200 lần chà xát và 120 lần là ủi, thể hiện khả năng bám dính và giải phóng hương thơm có kiểm soát của microcapsule.

  4. Phân tích GC-MS headspace: Thành phần hương thơm trên vải sau xử lý gần giống với thành phần gốc của tinh dầu lavender, gồm linalool, hexyl propanoate, terpineol, bornyl acetate, α-terpinyl acetate, 4-tert-butylcyclohexyl acetate và diphenyl ether. Điều này chứng tỏ microcapsule giữ được tính chất hóa học của tinh dầu sau quá trình hoàn tất và sử dụng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp duy trì hương thơm lâu dài là cấu trúc microcapsule polyurethane-urea bền vững, có khả năng bảo vệ tinh dầu khỏi bay hơi và phân hủy trong quá trình giặt, sấy và ma sát. Nồng độ microcapsule và điều kiện nhiệt cố định được tối ưu để cân bằng giữa khả năng bám dính và không làm ảnh hưởng đến tính chất vật lý của vải.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả này tương đồng với các báo cáo về việc sử dụng microcapsule polyurethane trong hoàn tất vải wool/polyester và cotton/polyester, tuy nhiên nghiên cứu này tập trung vào vải polyester-viscose, một loại vải phổ biến trong ngành may mặc Việt Nam.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện tỷ lệ giữ lại hương thơm (%) theo số chu trình giặt-sấy, bảng so sánh độ bền màu giữa các mẫu xử lý với và không xử lý microcapsule, cũng như hình ảnh SEM minh họa cấu trúc microcapsule trên bề mặt vải.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng quy trình hoàn tất pad-dry-cure với nồng độ microcapsule 40 g/L, ép áp lực 1.2 kg/cm², nhiệt cố định 160-170°C trong 50 giây nhằm tối ưu hóa độ bền mùi và độ bền màu cho sản phẩm vải polyester-viscose. Thời gian thực hiện: ngay trong quy trình sản xuất hiện tại. Chủ thể thực hiện: bộ phận sản xuất và kỹ thuật công ty dệt may.

  2. Đầu tư thiết bị kiểm soát nhiệt độ và áp lực chính xác để đảm bảo quy trình hoàn tất đạt hiệu quả cao, giảm thiểu tổn thất hương thơm và hư hại vải. Thời gian thực hiện: 6 tháng. Chủ thể thực hiện: ban quản lý kỹ thuật và đầu tư.

  3. Phát triển thêm các dòng sản phẩm vải thơm với các mùi hương khác nhau dựa trên nền tảng công nghệ microcapsule polyurethane nhằm đa dạng hóa sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường cao cấp. Thời gian thực hiện: 1 năm. Chủ thể thực hiện: phòng nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

  4. Xây dựng hệ thống đánh giá chất lượng định kỳ bằng cảm quan và phân tích GC-MS để kiểm soát chất lượng sản phẩm sau khi ra thị trường, đảm bảo duy trì tính năng thơm lâu dài. Thời gian thực hiện: liên tục. Chủ thể thực hiện: phòng kiểm soát chất lượng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp dệt may và hoàn tất: Áp dụng quy trình sản xuất vải thơm cao cấp, nâng cao giá trị sản phẩm và khả năng cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

  2. Nhà nghiên cứu và phát triển công nghệ dệt may: Tham khảo phương pháp ứng dụng microcapsule polyurethane trong hoàn tất vải, mở rộng nghiên cứu sang các loại vải và hương thơm khác.

  3. Chuyên gia kiểm soát chất lượng sản phẩm dệt may: Sử dụng tiêu chuẩn đánh giá độ bền màu, độ bền mùi và phân tích hóa học để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

  4. Sinh viên và học viên cao học ngành kỹ thuật hóa học, công nghệ dệt may: Học tập quy trình nghiên cứu khoa học, phương pháp phân tích và ứng dụng công nghệ microencapsulation trong ngành dệt may.

Câu hỏi thường gặp

  1. Microcapsule là gì và tại sao lại sử dụng trong sản xuất vải thơm?
    Microcapsule là hạt nhỏ chứa tinh dầu thơm được bao bọc bởi lớp polymer bảo vệ, giúp kiểm soát giải phóng hương thơm theo thời gian và điều kiện môi trường. Việc sử dụng microcapsule giúp duy trì mùi thơm lâu dài trên vải, tăng giá trị sản phẩm.

  2. Quy trình hoàn tất pad-dry-cure có ưu điểm gì?
    Quy trình này đơn giản, hiệu quả, cho phép bám dính microcapsule chắc chắn trên bề mặt vải thông qua các bước ngâm, ép, sấy và nhiệt cố định, đảm bảo độ bền màu và độ bền mùi theo tiêu chuẩn ngành.

  3. Làm thế nào để đánh giá độ bền mùi của vải thơm?
    Đánh giá bằng cảm quan nhận biết mùi sau các chu trình giặt-sấy, chà xát, là ủi kết hợp với phân tích hóa học bằng GC-MS headspace để xác định thành phần hương thơm còn lưu lại trên vải.

  4. Nhiệt độ nhiệt cố định ảnh hưởng thế nào đến chất lượng sản phẩm?
    Nhiệt độ quá thấp không đủ để cố định microcapsule, làm giảm độ bền mùi; nhiệt độ quá cao làm hư hại cấu trúc microcapsule, giảm khả năng giữ hương. Nhiệt độ 160-170°C được xác định là tối ưu.

  5. Có thể áp dụng công nghệ này cho các loại vải khác không?
    Có thể, tuy nhiên cần điều chỉnh quy trình hoàn tất phù hợp với đặc tính từng loại vải để đảm bảo hiệu quả bám dính microcapsule và duy trì tính năng thơm lâu dài.

Kết luận

  • Đã xây dựng và tối ưu quy trình hoàn tất vải polyester-viscose sử dụng microcapsule BAYSCENT® LAVENDER với nồng độ 40 g/L, ép áp lực 1.2 kg/cm², nhiệt cố định 160-170°C trong 50 giây.
  • Sản phẩm đạt tiêu chuẩn ngành về độ bền màu và giữ hương thơm sau 17 chu trình giặt-sấy, 1200 lần chà xát và 120 lần là ủi.
  • Phân tích GC-MS xác nhận thành phần hương thơm trên vải tương đồng với tinh dầu gốc, chứng tỏ hiệu quả bảo vệ của microcapsule.
  • Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển dòng sản phẩm vải thơm cao cấp, tạo giá trị gia tăng cho doanh nghiệp dệt may Việt Nam.
  • Đề xuất triển khai áp dụng quy trình trong sản xuất thực tế và mở rộng nghiên cứu sang các loại vải và hương thơm khác trong thời gian tới.

Hành động tiếp theo: Các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu nên phối hợp để ứng dụng quy trình này vào sản xuất đại trà, đồng thời tiếp tục cải tiến công nghệ nhằm nâng cao chất lượng và đa dạng hóa sản phẩm vải thơm.