Tổng quan nghiên cứu

Ngành dệt may Việt Nam giữ vị trí trụ cột trong nền kinh tế với kim ngạch xuất khẩu đạt 44,4 tỷ USD vào năm 2022 và đạt khoảng 40,3 tỷ USD vào năm 2023, đóng góp khoảng 6,7% giá trị tăng thêm của toàn ngành công nghiệp. Mặc dù thu hút hơn 3,25 triệu lao động, ngành may mặc trong nước vẫn đối mặt với nút thắt lớn khi hơn 70% doanh nghiệp hoạt động theo phương thức gia công đơn giản và phải nhập khẩu từ 65% đến 70% lượng vải nguyên liệu mỗi năm. Quyết định số 1643/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ đặt ra chiến lược phát triển ngành đến năm 2030, tầm nhìn 2035 với mục tiêu hoàn thiện chuỗi cung ứng khép kín và chuyển dịch mạnh mẽ sang mô hình tự thiết kế, sản xuất trọn gói.

Vấn đề cốt lõi của việc nâng cao giá trị gia tăng nằm ở năng lực làm chủ chất lượng nguyên liệu dệt đầu vào. Vải len lông cừu tự nhiên sở hữu độ mềm mại, tính năng giữ nhiệt và khả năng hút ẩm vượt trội nhưng lại có nhược điểm về độ bền cơ học thấp và độ co giãn không ổn định. Việc kết hợp giữa xơ len và xơ tổng hợp polyester mở ra giải pháp tối ưu hóa cấu trúc vật liệu. Đề tài tập trung phân tích định lượng mức độ tác động của thành phần xơ dệt đến hệ thống chỉ tiêu cơ lý của vải dệt thoi len và vải dệt thoi pha polyester.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại các cơ sở kiểm định uy tín gồm Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định, Trung tâm Thí nghiệm Dệt May thuộc Viện Nghiên cứu Dệt May và Phòng Thí nghiệm Phân tích thuộc Đại học Công nghiệp Hà Nội trong giai đoạn năm 2024. Kết quả cung cấp luận cứ khoa học thực chứng giúp các nhà thiết kế và nhà sản xuất tối ưu hóa thông số công nghệ, giảm thiểu tỷ lệ lỗi kỹ thuật dưới 2%, tạo lợi thế cạnh tranh xuất khẩu cho các dòng sản phẩm may mặc cao cấp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết cấu trúc cao phân tử và cơ chế biến dạng nhiệt - ẩm của xơ dệt. Xơ len lông cừu tự nhiên có thành phần chính là protein keratin chiếm 90% khối lượng, với chuỗi liên kết polypeptide tồn tại ở dạng alpha có khả năng đàn hồi chuyển sang dạng beta dưới tác dụng ngoại lực. Xơ len có khối lượng riêng từ 1,30 đến 1,33 g/cm3, độ ẩm tiêu chuẩn đạt 15% đến 17% và có thể hấp thụ hơi nước lên tới 40% trong điều kiện bão hòa mà không tạo cảm giác ẩm ướt. Ngược lại, xơ polyester thuộc nhóm polymer tổng hợp polyethylene terephthalate được điều chế từ phản ứng trùng ngưng giữa axit tereftalic và etylenglycol, sở hữu khối lượng riêng 1,38 g/cm3, độ bền cơ học cao từ 0,27 đến 0,66 N/tex, chịu nhiệt độ gia công lên đến 150 - 160 độ C và nóng chảy ở 265 - 280 độ C.

Lý thuyết cấu trúc vải dệt thoi được áp dụng để khảo sát tương tác giữa mật độ sợi dọc, mật độ sợi ngang, chỉ số sợi và kiểu dệt (vân chéo 2/1 và vân điểm 2/2) tới không gian liên kết trong vải. Việc phối trộn xơ staple polyester vào xơ len theo các tỷ lệ khác nhau tạo ra sự phân bố liên kết cơ học mới, triệt tiêu độ co ngót của xơ gốc protein và khắc phục tính tích điện, kém thoáng ẩm của xơ tổng hợp.

Phương pháp nghiên cứu

Dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ 05 mẫu vải dệt thoi do Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định sản xuất với khổ vải trung bình từ 151 đến 156 cm, bao gồm: 01 mẫu 100% len mã LE có khối lượng 177,0 g/m2 và 04 mẫu pha polyester/len mã PLE1 (tỷ lệ 30/70, 194,0 g/m2), PLE2 (tỷ lệ 50/50, 257,9 g/m2), PLE3 (tỷ lệ 60/40, 143,0 g/m2), PLE4 (tỷ lệ 70/30, 221,0 g/m2). Phương pháp lấy mẫu tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn TCVN 1749:1986, toàn bộ mẫu thử được thuần hóa trong môi trường chuẩn nhiệt độ 20 ± 2 độ C và độ ẩm tương đối 65 ± 2% trong thời gian không ít hơn 24 giờ theo TCVN 1748:1986.

Độ bền kéo đứt và độ giãn đứt được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 1754:1986 trên thiết bị kiểm tra lực HD026NS model MS-1 với tải trọng kéo 300 kg, thời gian kéo đứt trung bình 30 ± 15 giây. Quy mô mẫu cho mỗi loại vải gồm 04 băng thử sợi dọc và 05 băng thử sợi ngang kích thước 200 x 50 mm. Khả năng mao dẫn chất lỏng được đo đạc theo tiêu chuẩn TCVN 5073:1990 trên 03 dải mẫu dọc và 03 dải mẫu ngang kích thước 250 x 50 mm trong dung dịch kali dicromat và nước cất sau thời gian ngâm 30 phút. Khả năng phục hồi nếp gấp được đánh giá qua góc hồi nhàu, độ thoáng khí đo bằng thiết bị dòng khí chuyên dụng, độ bền xé và độ ổn định kích thước sau giặt sấy được đánh giá theo TCVN 12341:2018. Các phương pháp phân tích thống kê mô tả và so sánh đối chứng được lựa chọn nhằm đảm bảo độ chuẩn xác cao, loại bỏ sai số đo lường ngẫu nhiên.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu thực nghiệm cho thấy thành phần nguyên liệu chi phối trực tiếp đến toàn bộ 7 chỉ tiêu cơ lý của vải:

Thứ nhất, độ bền kéo đứt tăng tỷ lệ thuận với hàm lượng polyester. Mẫu vải PLE4 (70% PES / 30% Len) ghi nhận độ bền kéo đứt theo chiều dọc và chiều ngang đạt mức cao nhất, vượt trội từ 38% đến 58% so với mẫu LE (100% Len). Trong khi đó, độ giãn đứt tương đối của vải len nguyên chất duy trì ở mức cao từ 32% đến 38%, còn các mẫu vải pha dao động ổn định trong khoảng 22% đến 28%, giúp hạn chế hiện tượng xô lệch sợi khi chịu tải trọng kéo căng lặp lại.

Thứ hai, khả năng mao dẫn và tính năng hút ẩm có sự chuyển biến rõ rệt. Mẫu vải 100% len LE đạt chiều cao cột nước mao dẫn trung bình cao hơn từ 45% đến 52% so với mẫu PLE4 sau 30 phút thử nghiệm. Chiều cao mao dẫn giảm dần theo tỷ lệ gia tăng của xơ polyester, phản ánh tính kỵ nước của chuỗi cao phân tử este tổng hợp.

Thứ ba, khả năng chống nhàu và phục hồi nếp gấp đạt giá trị tối ưu ở các mẫu pha trung gian. Mẫu PLE2 (50/50) và PLE3 (60/40) có góc hồi nhàu trung bình đạt trên 140 độ, cải thiện từ 18% đến 25% so với mẫu len 100% khi thử nghiệm trong môi trường độ ẩm không khí cao.

Thứ tư, độ ổn định kích thước sau giặt sấy của các mẫu vải pha đạt chất lượng vượt bậc. Mẫu vải len nguyên chất LE có độ co sau giặt lên tới 5,2% theo hướng dọc, trong khi mẫu PLE2 và PLE4 duy trì độ co dưới 1,3%, triệt tiêu nguy cơ biến dạng phom dáng trang phục sau chu kỳ giặt công nghiệp.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng độ bền cơ học và độ bền xé của vải khi pha xơ tổng hợp bắt nguồn từ bản chất liên kết cộng hóa trị bền vững trong mạch đại phân tử của xơ polyester, giúp bù đắp nhược điểm ma sát kém và độ bền kéo thấp của xơ protein tự nhiên. Dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh lực kéo đứt hướng dọc - ngang và biểu đồ mạng nhện (radar chart) thể hiện tương quan giữa 5 thông số: độ bền kéo, độ bền xé, độ thoáng khí, độ mao dẫn và độ hồi nhàu của 5 mẫu vải.

Kết quả nghiên cứu hoàn toàn tương đồng với phát hiện của các công trình thực nghiệm trước đây của các nhà khoa học trong ngành. Nghiên cứu của Kim Tea Hoon và cộng sự từng khẳng định việc bổ sung xơ polyester làm tăng mô-men uốn và khả năng chống trượt sợi. Tương tự, khảo sát của Trần Nguyễn Tú Uyên xác định vải pha tỷ lệ 50/50 mang lại sự cân bằng lý tưởng về độ bền và tính thoáng nhiệt cho veston nam tại các khu vực khí hậu nóng ẩm. Sự kết hợp giữa kiểu dệt vân chéo 2/1 với tỷ lệ pha hợp lý giữ cho vải độ rủ tự nhiên, tạo cảm giác êm ái khi tiếp xúc bề mặt da mà vẫn đáp ứng nghiêm ngặt tiêu chuẩn gia công công nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận thực nghiệm, một số giải pháp công nghệ và ứng dụng thực tiễn được đề xuất cho các đơn vị dệt may:

  1. Ứng dụng tỷ lệ phối trộn tối ưu 50% Polyester / 50% Len và 60% Polyester / 40% Len trong sản xuất vải may veston, comple và âu phục công sở cao cấp. Giải pháp này giúp doanh nghiệp giảm độ co sau giặt xuống dưới 1,5%, tăng độ bền kéo đứt lên trên 40% so với vải len 100%, triển khai ngay trong giai đoạn thiết kế bộ sưu tập mới từ quý 1 năm 2025 bởi phòng nghiên cứu và phát triển sản phẩm của các nhà máy dệt.

  2. Tiêu chuẩn hóa quy trình ủi ép định hình và xử lý hoàn tất nếp ly bằng dung dịch chuyên dụng. Các phân xưởng may veston cần áp dụng thông số bàn ép hơi nước với nhiệt độ từ 140 đến 150 độ C kết hợp hóa chất trợ định hình để nâng góc hồi nhàu đạt trên 145 độ, duy trì đường gấp ly ổn định trên 90 chu kỳ sử dụng do bộ phận kỹ thuật công nghệ may chủ trì thực hiện trong vòng 6 tháng tới.

  3. Chuyển đổi phương thức kinh doanh từ may gia công đơn thuần sang phương thức thiết kế và cung ứng trọn gói ODM. Ban điều hành các công ty may mặc cần chủ động hợp tác với các nhà cung ứng sợi dệt trong nước như Dệt lụa Nam Định để thiết lập bộ thông số kỹ thuật vải đồng bộ, hướng đến mục tiêu nâng tỷ trọng đơn hàng ODM lên 25% đến 30% trong giai đoạn 2025 - 2027.

  4. Xây dựng phòng kiểm tra chất lượng nguyên liệu đầu vào trang bị máy kéo nén và thiết bị đo mao dẫn đạt chuẩn TCVN 1754:1986 và TCVN 5073:1990. Phòng Quản lý Chất lượng (QA/QC) phải kiểm tra xác suất 100% lô vải dệt thoi nhập kho về độ bền xé, độ thoáng khí và độ co giãn trước khi đưa vào rải chuyền cắt may, hạn chế tỷ lệ hàng lỗi hỏng dưới 0,8% trong suốt năm 2025.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị khoa học và tài liệu kỹ thuật hữu ích cho 4 nhóm đối tượng chính:

  1. Các nhà máy dệt và đơn vị hoàn tất vải dệt thoi: Cung cấp bộ thông số thực nghiệm chi tiết về mật độ sợi, chi số sợi và tỷ lệ phối trộn xơ, hỗ trợ trực tiếp việc hiệu chỉnh dây chuyền dệt thoi nhằm sản xuất các dòng vải tuytsi pha len chất lượng cao thay thế nguồn hàng nhập khẩu.

  2. Chuyên gia thiết kế thời trang và cán bộ phát triển mẫu (R&D): Giúp nắm vững đặc tính cơ lý, độ rủ, độ bền kéo và khả năng giữ nếp gấp của từng mã vải từ LE đến PLE4 để lựa chọn chính xác chất liệu cho từng dòng trang phục mùa đông, đồ công sở hoặc áo khoác cao cấp.

  3. Kỹ sư quản lý chất lượng (QA/QC) và kỹ thuật chuyền may: Làm tài liệu tham khảo trong việc xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra vải nguyên liệu, tính toán độ dư co rút của rập mẫu chính xác từ 1,2% đến 2,5% trước khi giác sơ đồ cắt vải hàng loạt.

  4. Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học chuyên ngành Công nghệ Dệt, May: Cung cấp hệ thống cơ sở lý thuyết chuẩn hóa, quy trình thực nghiệm đồng bộ theo hệ thống tiêu chuẩn quốc gia TCVN, làm nền tảng mở rộng các đề tài nghiên cứu về vật liệu dệt thông minh và dệt may bền vững.

Câu hỏi thường gặp

Việc pha xơ polyester vào xơ len lông cừu mang lại những cải tiến kỹ thuật vượt trội nào? Sự phối trộn giữa hai loại xơ giúp kết hợp độ êm ái, tính thoáng khí của keratin tự nhiên với độ bền kéo đứt cao và tính định hình nếp gấp của polyester. Vải pha giúp tăng độ bền cơ học từ 35% đến 55%, giảm độ co sau giặt từ 5,2% xuống dưới 1,5% và giảm đáng kể giá thành nguyên liệu so với len 100%.

Tỷ lệ phối trộn nào giữa polyester và len phù hợp nhất cho may mặc âu phục công sở? Tỷ lệ 50% Polyester / 50% Len (mẫu PLE2) và 60% Polyester / 40% Len (mẫu PLE3) được xác định là tối ưu nhất. Hai tỷ lệ này đảm bảo góc hồi nhàu đạt trên 140 độ, duy trì phom dáng đứng của áo veston, khả năng thoát hơi ẩm tốt và chịu được điều kiện thời tiết nhiệt đới ẩm tại Việt Nam.

Khả năng hút ẩm và độ thoáng khí của vải thay đổi như thế nào khi tăng dần tỷ lệ polyester? Khi hàm lượng polyester tăng từ 30% lên 70%, chiều cao mao dẫn chất lỏng sau 30 phút giảm từ 40% đến 50% do đặc tính kỵ nước của xơ tổng hợp. Tuy nhiên, độ thoáng khí của vải vẫn được duy trì ở mức cao nếu thiết kế kiểu dệt thoáng như vân điểm 2/2 kết hợp chỉ số sợi phù hợp.

Phương pháp thử nghiệm độ bền kéo đứt và độ co sau giặt trong nghiên cứu được thực hiện theo tiêu chuẩn nào? Độ bền kéo đứt và độ giãn đứt được đo theo tiêu chuẩn TCVN 1754:1986 trên thiết bị HD026NS với tốc độ thử kéo 30 ± 15 giây. Độ ổn định kích thước và độ co sau giặt sấy được kiểm định nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12341:2018.

Nghiên cứu này hỗ trợ gì cho doanh nghiệp may trong việc chủ động chuyển đổi sang phương thức ODM? Nghiên cứu cung cấp dữ liệu cơ lý thực chứng giúp doanh nghiệp nắm chắc đặc tính vải ngay từ khâu thiết kế rập và giác sơ đồ, loại bỏ sự phụ thuộc vào chỉ định nguyên liệu của khách hàng gia công, từ đó nâng cao năng lực tự thiết kế và gia tăng biên lợi nhuận thêm 15% đến 20%.

Kết luận

  • Luận văn đã xác lập hệ thống dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về ảnh hưởng của 5 tỷ lệ phối trộn polyester và len tới 7 nhóm chỉ tiêu cơ lý chủ chốt của vải dệt thoi.
  • Chứng minh các mẫu vải pha P/W 50/50 và 60/40 đạt độ cân bằng hoàn hảo giữa độ bền kéo đứt (tăng hơn 40%), độ phục hồi nếp gấp (trên 140 độ) và độ ổn định kích thước sau giặt (độ co dưới 1,5%).
  • Đưa ra giải pháp khắc phục nhược điểm co rút và nhăn gãy của len nguyên chất, đồng thời giải quyết bài toán bí bách và tích điện của xơ polyester nhân tạo.
  • Hoàn thiện quy trình kiểm định cơ lý mẫu vải dệt thoi đồng bộ theo hệ thống tiêu chuẩn TCVN 1754:1986, TCVN 5073:1990 và TCVN 12341:2018.
  • Tạo tiền đề khoa học vững chắc giúp ngành dệt may Việt Nam nội địa hóa nguồn cung nguyên phụ liệu cao cấp trong lộ trình phát triển giai đoạn 2025 - 2030.

Doanh nghiệp và các đơn vị nghiên cứu có thể ứng dụng ngay bộ số liệu thực nghiệm này vào quy trình thiết kế và kiểm soát chất lượng sản xuất để nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường dệt may quốc tế.