Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành dệt may Việt Nam giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế định hướng xuất khẩu, với mục tiêu đạt kim ngạch 55 tỷ USD vào năm 2025. Tuy nhiên, năng lực sản xuất của ngành phần lớn tập trung vào các mặt hàng may mặc thông dụng; phân khúc vải kỹ thuật và vải chuyên dụng phục vụ công nghiệp cũng như y tế còn nhiều hạn chế. Sau giai đoạn đại dịch Covid-19, nhu cầu sử dụng các sản phẩm dệt may có tính năng bảo vệ sức khỏe như quần áo bảo hộ y tế, khẩu trang, mũ chống thấm, ba lô, dù bạt và vật liệu nội thất tăng cao. Các sản phẩm này đòi hỏi vật liệu dệt vừa phải đáp ứng khả năng kháng nước, cản giọt bắn chứa vi sinh vật, vừa phải giữ được độ thoáng khí, độ bền cơ lý và khả năng tái sử dụng nhiều lần nhằm giảm áp lực rác thải ra môi trường.

Vải dệt thoi từ sợi polyester (PET) có độ bền cao, chống nhăn và chống bám bẩn tốt, nhưng khi chưa qua xử lý hoàn tất kỵ nước thì bề mặt dễ bị ngấm ẩm trong điều kiện mưa ẩm hoặc tiếp xúc với chất lỏng áp lực thấp. Ngược lại, nếu áp dụng phương pháp tráng phủ màng nhựa thông thường để chống thấm, vải sẽ bị bít kín các khe hở khí, gây bí bách và suy giảm độ mềm mại. Do đó, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý hoàn tất kháng nước trên nền vải polyester dệt thoi nhằm tạo hiệu ứng lá sen (giọt nước vo tròn và lăn trượt khỏi bề mặt mà không làm bít khe hở giữa các sợi) là yêu cầu kỹ thuật cấp thiết.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề án được xác định như sau:

  1. Mục tiêu nghiên cứu:

    • Nghiên cứu xác định một số tính chất cơ lý của vải polyester dệt thoi trước và sau khi xử lý hoàn tất kháng nước ở quy mô công nghiệp, bao gồm: độ bền kéo đứt, độ giãn đứt, độ bền xé, độ bền màu do ma sát, độ vón kết và độ bền màu giặt.
    • Làm cơ sở khoa học và thực tiễn để cung cấp gợi ý cho các doanh nghiệp dệt may trong quá trình triển khai xử lý hoàn tất kháng nước trên dây chuyền sản xuất thực tế.

  2. Nội dung và nhiệm vụ nghiên cứu:

    • Hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý hoàn tất kháng nước cho vải 100% polyester dệt thoi ở quy mô công nghiệp.
    • Đánh giá khả năng kháng nước của vải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp thử phun tia tiêu chuẩn.
    • Đo đạc, so sánh và đánh giá các chỉ tiêu cơ lý của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất ở quy mô công nghiệp.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vải dệt thoi 100% polyester (PET) đã nhuộm màu, ký hiệu mẫu 9502, do Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định cung cấp. Vải có kiểu dệt vân chéo 2/1 hướng Z, dệt từ sợi dài filament, chi số sợi dọc 150D/2, chi số sợi ngang 32/2. Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành tại xưởng sản xuất và phòng thí nghiệm Hóa nhuộm của Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định, kết hợp với các thiết bị thử nghiệm tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội trong năm 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về hóa học polyme tổng hợp và vật lý bề mặt của vật liệu dệt:

  • Cấu tạo và bản chất hóa học của xơ polyester: Xơ polyetylen terephthalat (PET) được tạo thành từ phản ứng trùng ngưng giữa axit terephthalic và etylen glycol ở nhiệt độ 270–280°C trong môi trường chân không với xúc tác thích hợp. Cấu trúc đại phân tử chứa 85% trọng lượng là các liên kết este của rượu dihydric và axit terephthalic vòng thơm, tạo cho xơ độ bền cơ học cao, khả năng chịu hóa chất và đặc tính kỵ nước tự nhiên lớn hơn so với xơ tự nhiên, tuy nhiên bề mặt sợi trơn nhẵn vẫn có thể bị thấm ướt qua các khe dệt nếu sức căng bề mặt chất lỏng thắng lực đẩy phân tử.
  • Năng lượng bề mặt và cơ chế kỵ nước: Sức căng bề mặt của nước tinh khiết là 72 dyn/cm. Để bề mặt vải có tính kỵ nước, sức căng bề mặt của vải phải nhỏ hơn sức căng bề mặt của nước. Mức độ thấm ướt được xác định thông qua góc tiếp xúc $\theta$ của giọt lỏng trên bề mặt chất rắn theo phương trình cân bằng Young giữa ba pha rắn, lỏng và khí:
Hình dáng giọt nước Góc tiếp xúc ($\theta$) Năng lượng mặt phân giới Mức độ thấm ướt
Vo tròn hoàn toàn $\sim 180^\circ$ Rất lớn so với 0 Không thấm ướt
Vo tròn một phần $90^\circ < \theta < 180^\circ$ Lớn hơn 0 Kỵ nước (không thấm ướt một phần)
Giọt dẹt $0^\circ < \theta < 90^\circ$ Lớn hơn 0 Có thấm ướt một phần
Trải phẳng hoàn toàn $\sim 0^\circ$ Bằng 0 hoặc nhỏ hơn 0 Thấm ướt hoàn toàn 100%

Quá trình hoàn tất kỵ nước không phủ kín bề mặt như tráng màng chống thấm polyurethane hay PVC, mà tạo một lớp màng hóa chất mỏng bao quanh từng sợi xơ để hạ thấp năng lượng bề mặt vải, duy trì khoảng hở giữa các sợi để giữ độ thoáng khí. Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu gồm chất kháng nước fluorocarbon TP-Phob FC 2904 kết hợp chất tạo liên kết ngang Phobotex EXTENDER XAN (hãng Huntsman), axit formic ($HCOOH$) hoặc axit acetic ($CH_3COOH$) để điều chỉnh pH dung dịch ngấm ép về môi trường axit yếu, và nước mềm.

Hệ thống phương pháp thử nghiệm và tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng trong đề tài gồm có:

  • Phương pháp hoàn tất: Công nghệ ngấm ép - sấy - gia nhiệt (pad-dry-cure) thực hiện trên máy văng căng định hình nhiệt Unitech.
  • Kiểm tra khả năng kháng nước: Tiêu chuẩn Spray Test AATCC 22-2017 sử dụng thiết bị thử phun tia chuyên dụng.
  • Xác định độ bền kéo đứt và độ giãn đứt: Tiêu chuẩn TCVN 1754:1986, thực hiện trên máy kéo đứt băng vải thẳng đứng; chuẩn bị mẫu theo TCVN 1749:1986 và điều hòa mẫu theo TCVN 1748:2007 (nhiệt độ $20 \pm 2^\circ\text{C}$, độ ẩm tương đối $60 \pm 4%$).
  • Xác định độ bền xé: Tiêu chuẩn TCVN 10501-1:2014 (tương đương ISO 4674-1:2003) bằng phương pháp xé hình lưỡi gà.
  • Xác định độ bền màu do ma sát: Tiêu chuẩn TCVN 4538:2007 (ISO 105-X12:2001) đo trên máy ma sát RT 300 (Nhật Bản).
  • Xác định độ vón kết: Tiêu chuẩn TCVN 7426-1:2004.
  • Xác định độ bền màu giặt: Tiêu chuẩn TCVN 4537:2002 đo trên máy Washtec (Anh Quốc), đánh giá độ thay đổi màu và độ dây màu qua thước xám tiêu chuẩn.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về vải polyester dệt thoi kháng nước

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử phát triển, cấu trúc hóa lý của xơ polyester và nguyên lý hoàn tất kỵ nước:

  • Lịch sử và vai trò xơ PET: Điểm lại mốc lịch sử từ phát hiện sợi tổng hợp năm 1926 của Wallace Carothers, nghiên cứu năm 1939 của J. Ritchie, tổng hợp thành công polyetylen terephthalat từ axit terephthalic và rượu hai chức năm 1941 của J. Dickson, bản quyền DuPont năm 1946, thương hiệu sợi Dacron năm 1950, Terylene năm 1955 và Kodel năm 1958 của tập đoàn Eastman. Đến năm 2006, Trung Quốc vươn lên thành quốc gia sản xuất và tiêu thụ polyester lớn nhất thế giới, bên cạnh Đài Loan, Hàn Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản và Indonesia.
  • Ưu - nhược điểm của vải polyester: Tổng kết 6 ưu điểm chính gồm: khả năng chống nhăn, dễ vệ sinh làm sạch, bắt màu và giữ màu nhuộm tốt, độ bền cơ lý cao, kháng nấm mốc - vi khuẩn và giá thành cạnh tranh. Nhược điểm chính là cảm giác nóng bí do thấm hút kém và trọng lượng riêng tương đối nặng khi dệt dày.
  • Phân loại ứng dụng: Tổng hợp phạm vi ứng dụng của vải polyester kháng nước thành 9 nhóm ngành: vải kỹ thuật (dù, bao gói), vải ngoài trời (áo mưa, lều bạt, túi ngủ, ba lô), vải gia dụng (khăn trải bàn, găng tay bếp), vải thể thao (đồ trượt tuyết, leo núi), vải bảo vệ cơ thể (quân sự, công an, cứu hỏa), vải bảo hộ lao động, vải nội thất (bọc đệm, rèm), vải trong ngành vận tải (bọc ghế ô tô, máy bay) và vải y tế (áo mổ phẫu thuật, khẩu trang, ga gối bệnh viện).
  • Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan:
    • Nghiên cứu của Lưu Thị Tho và Dương Thị Phương (2020) xác định độ dày và khối lượng vải polyester dệt thoi tỷ lệ thuận với khả năng kháng nước.
    • Nghiên cứu của Trần Thị Kim Phượng và cộng sự về độ bền màu giặt là của vải pha PET/Cotton, chỉ ra mẫu có tỷ lệ cotton cao hơn sẽ làm giảm độ bền màu khi giặt là.
    • Nghiên cứu của Giần Thị Thu Hường và Nguyễn Thị Sen (2020) so sánh vải dệt thoi 100% bông và vải PET/Co 65/35, khẳng định vải PET/Co có độ bền kéo đứt, độ bền xé và chống mài mòn cao hơn nhưng độ thoáng khí thấp hơn vải 100% bông.
    • Đề tài của Lưu Thị Tho và Ngô Thị Thúy xử lý kháng nước cho vải PET/Co 83/17 dệt chéo 2/2 bằng hóa chất Ruco-coat BC (40 g/l) ở quy mô phòng thí nghiệm đạt độ kháng nước 100%.
    • Nghiên cứu của Vũ Thị Hồng Khanh (2009) về vải kháng khuẩn chống thấm dùng trong y tế, qua đánh giá của 26 y bác sĩ Bệnh viện Quân y 103 cho thấy trang phục phẫu thuật hai lớp đạt chất lượng cao gấp 2,8 lần trang phục thông thường.
    • Nghiên cứu của Yiwei Du, Ke Li và Jianfei Zhang về hóa chất chống thấm nước và dầu EX-910E trên vải không dệt polyester, xác định thông số tối ưu gồm EX-910E 40 g/l, chất xúc tác F-2921E 6 g/l, sấy 100°C trong 40 giây và gia nhiệt 160°C trong 150 giây.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết thông số mẫu vải, quy trình hiệu chỉnh công nghệ hoàn tất từ quy mô phòng thí nghiệm sang quy mô sản xuất công nghiệp và các bước thực nghiệm đo đạc tính chất cơ lý:

  • Thông số kỹ thuật mẫu vải nghiên cứu 9502:
Chỉ tiêu kỹ thuật Giá trị danh định
Mã hiệu mẫu vải 9502
Thành phần nguyên liệu 100% Polyester filament đã nhuộm màu
Kiểu dệt Vân chéo 2/1 hướng Z
Khối lượng diện tích ($g/m^2$) 235,00
Độ dày ($mm$) 0,49
Mật độ sợi dọc (sợi/10 cm) 321
Mật độ sợi ngang (sợi/10 cm) 232
Chi số sợi dọc 150D/2
Chi số sợi ngang 32/2
Độ kháng nước trước xử lý (cấp) 0
  • Quá trình triển khai và hoàn thiện quy trình công nghệ công nghiệp:
    • Kế thừa đơn công nghệ phòng thí nghiệm (từ luận văn ThS. Dương Thị Phương): TP-Phob FC 2904 nồng độ 30 g/l; Phobol extender xan nồng độ 15 g/l; $CH_3COOH$ 0,2 g/l (pH 5); nhiệt độ sấy 160°C (60 giây); mức ép 80% (áp lực ép $0,8\text{ kg/cm}^2$); nhiệt độ gia nhiệt 190°C (60 giây); tốc độ máy 15 m/phút.
    • Hiệu chỉnh lần 1 tại xưởng sản xuất Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định: Nâng nồng độ TP-Phob FC 2904 lên 40 g/l; Phobol extender xan 15 g/l; $CH_3COOH$ điều chỉnh pH = 5; mức ép cài đặt 58% (tương đương áp lực ép $1,5\text{ kg/cm}^2$); nhiệt độ buồng sấy số 1 và 2 là 130°C; nhiệt độ buồng curing số 3 đến số 8 là 190°C; tốc độ máy 15 m/phút; bước vượt 5,5%. Sau 24 giờ hồi ẩm, kết quả thử phun tia theo AATCC 22-2017 chỉ đạt cấp 70 (làm ướt một phần mặt mẫu ngoài các điểm phun), kết luận chưa đạt yêu cầu kỹ thuật công nghiệp.
    • Hiệu chỉnh lần 2 trên dây chuyền công nghiệp: Điều chỉnh tăng nồng độ chất kháng nước TP-Phob FC 2904 lên 60 g/l; tăng chất tạo liên kết ngang Phobotex EXTENDER XAN lên 20 g/l; thay thế sang axit formic $HCOOH$ với hàm lượng 0,8 g/l để đưa pH về khoảng 4,0–4,5; giữ nguyên thông số máy (mức ép 58%, áp lực $1,5\text{ kg/cm}^2$, buồng sấy 1-2 ở 130°C, buồng curing 3-8 ở 190°C, tốc độ 15 m/phút, bước vượt 5,5%). Mẫu vải sau 24 giờ điều hòa được kiểm tra lại, kết quả thử phun tia đạt cấp 100 tuyệt đối. Quy trình này được chọn làm đơn công nghệ chuẩn để gia công mẫu thử.
  • Quy trình thực nghiệm kiểm tra cơ lý:
    • Độ kháng nước (AATCC 22-2017): Mẫu thử kích thước tối thiểu $180 \times 180\text{ mm}$, điều hòa ở $21 \pm 2^\circ\text{C}$ và độ ẩm $65 \pm 5%$ trong ít nhất 4 giờ. Rót 250 ml nước cất ($27 \pm 1^\circ\text{C}$) vào phễu rót cách miệng 15 cm, thời gian chảy qua vòi phun từ 25–30 giây xuống bề mặt mẫu căng trên vòng kẹp nghiêng $45^\circ$. Tháo vòng kẹp gõ nhẹ vào vật rắn rồi đối chiếu với thang biểu đồ tiêu chuẩn (các cấp: 100, 90, 80, 70, 50, 0).
    • Độ bền kéo đứt và giãn đứt (TCVN 1754:1986): Chuẩn bị 5 mẫu dọc và 5 mẫu ngang kích thước cắt $350 \times 60\text{ mm}$, dùng kim gẩy sợi rút đều hai biên dọc mỗi bên 0,5 cm để chiều rộng phần làm việc còn đúng 50 mm ($200 \times 50\text{ mm}$); khoảng cách giữa hai ngàm kẹp $200 \pm 1\text{ mm}$; sức căng ban đầu đặt theo bảng quy định ($0,5\text{ kg} \approx 4,9\text{ N}$ cho vải có khối lượng $76–500\text{ g/m}^2$); thời gian kéo đứt nằm trong khoảng $30 \pm 15$ giây.
    • Độ bền xé (TCVN 10501-1:2014): Chuẩn bị 5 mẫu dọc và 5 mẫu ngang kích thước $200 \times 60\text{ mm}$, rút sợi hai biên đưa về độ rộng 50 mm, dùng kéo rạch một đường dài 100 mm dọc theo đường tâm để tạo hai lưỡi xé kẹp vào hai ngàm của máy thử.
    • Độ bền màu do ma sát, độ vón kết và độ bền màu giặt: Chuẩn bị mẫu và thiết bị theo quy định của các tiêu chuẩn TCVN 4538:2007, TCVN 7426-1:2004 và TCVN 4537:2002.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm hoàn thiện công nghệ và phân tích ảnh hưởng của quá trình hoàn tất kháng nước đến các tính chất của vải:

  • Hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý hoàn tất kháng nước ở quy mô công nghiệp: Phân tích nguyên nhân đợt thử nghiệm hiệu chỉnh lần 1 chỉ đạt cấp 70 do môi trường sản xuất công nghiệp có tốc độ chạy vải lớn, diện tích bốc hơi rộng và dung dịch ngấm ép bị thất thoát nhanh hơn trong phòng thí nghiệm; nồng độ chất chống thấm 40 g/l chưa đủ để bao phủ đều bề mặt sợi filament khi xử lý liên tục. Việc tăng nồng độ TP-Phob FC 2904 lên 60 g/l cùng 20 g/l chất liên kết ngang và kiểm soát pH nghiêm ngặt ở 4,0–4,5 bằng axit formic tại lần hiệu chỉnh 2 đã giúp màng polyme fluorocarbon đóng rắn hoàn toàn trong buồng curing 190°C, nâng độ kháng nước lên cấp 100.
  • Biến đổi các chỉ tiêu cơ lý của vải trước và sau xử lý hoàn tất:
    • Độ bền kéo đứt và độ giãn đứt: Số liệu đo đạc cho thấy sự biến đổi của lực kéo đứt và độ giãn dài tương đối của vải dệt thoi 9502 theo cả hai hướng sợi dọc và sợi ngang sau khi chịu tác động cơ nhiệt của quá trình ngấm ép và gia nhiệt định hình ở 190°C.
    • Độ bền xé: Xác định độ bền xé của vải PET 9502 trước và sau xử lý; màng kháng nước bọc sợi làm thay đổi hệ số ma sát giữa các sợi dệt tại vùng chịu xé, tác động trực tiếp đến lực xé đứt của vải.
    • Độ bền màu ma sát (khô và ướt): Đánh giá cấp bền màu ma sát trước và sau xử lý trên máy thử RT 300, khẳng định mức độ bám dính của thuốc nhuộm phân tán trên sợi polyester dưới sự hiện diện của màng hoàn tất fluorocarbon.
    • Độ vón kết bề mặt: Đánh giá cấp độ vón kết bề mặt vải theo thang tiêu chuẩn TCVN 7426-1-2004, làm rõ tác động cố định bề mặt xơ của màng liên kết ngang.
    • Độ bền màu giặt: Đánh giá độ thay đổi màu và mức độ dây màu sang vải thử nghiệm kèm theo sau các chu kỳ giặt theo TCVN 4537-2002, kiểm tra độ bền nhiệt và tính bám dính của màng hoàn tất sau giặt.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả thực nghiệm cụ thể và đưa ra những đóng góp kỹ thuật cho quá trình sản xuất thực tế:

  1. Thông số đơn công nghệ công nghiệp tối ưu: Xây dựng và chuẩn hóa thành công quy trình xử lý hoàn tất kháng nước cho vải 100% polyester dệt thoi mã hiệu 9502 trên dây chuyền công nghiệp máy văng Unitech tại Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định với các thông số:

    • Nồng độ chất kháng nước TP-Phob FC 2904: 60 g/l.
    • Nồng độ chất tạo liên kết ngang Phobotex EXTENDER XAN: 20 g/l.
    • Nồng độ axit formic ($HCOOH$): 0,8 g/l (duy trì pH dung dịch ổn định trong khoảng 4,0–4,5).
    • Dung môi pha chế: Nước mềm.
    • Áp lực ngấm ép: $1,5\text{ kg/cm}^2$ (tương đương tỷ lệ ngấm ép đạt 58%).
    • Chế độ nhiệt: Sấy sơ bộ buồng 1 và 2 ở 130°C; gia nhiệt đóng rắn (curing) từ buồng 3 đến buồng 8 ở 190°C.
    • Tốc độ vận hành máy: 15 m/phút; độ co bước vượt: 5,5%.

  2. Chỉ tiêu khả năng kháng nước: Vải sau xử lý đạt cấp kháng nước 100 theo tiêu chuẩn phun tia AATCC 22-2017 (bề mặt vải hoàn toàn không bị dính nước hoặc thấm ướt tại các điểm phun), tăng từ cấp 0 trước khi xử lý.

  3. Đóng góp khoa học và thực tiễn so với các nghiên cứu trước:

    • Đề án đã giải quyết được khoảng cách kỹ thuật giữa quy mô phòng thí nghiệm và quy mô sản xuất công nghiệp. Kết quả nghiên cứu trước của ThS. Dương Thị Phương (2020) chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm với nồng độ chất kháng nước 30 g/l; khi đưa trực tiếp lên sản xuất công nghiệp hoặc dùng nồng độ 40 g/l thì độ kháng nước chỉ đạt cấp 70. Nghiên cứu này đã xác định được nồng độ ngưỡng 60 g/l kết hợp 20 g/l chất liên kết ngang và điều chỉnh hệ đệm axit formic là điều kiện cần thiết để đạt cấp kháng nước tuyệt đối 100 trên máy công nghiệp.
    • Thiết lập bộ dữ liệu thực nghiệm toàn diện về sự thay đổi các tính chất cơ lý (kéo đứt, giãn đứt, xé, ma sát, giặt, vón kết) của vải polyester dệt thoi dưới tác động đồng thời của hóa chất hoàn tất fluorocarbon và chế độ nhiệt phân bố qua 8 buồng văng sấy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu:

    • Đối tượng thực nghiệm tập trung vào một mã vải cụ thể (mã 9502, 100% polyester filament, kiểu dệt vân chéo 2/1 hướng Z, khối lượng $235\text{ g/m}^2$), chưa mở rộng khảo sát trên các cấu trúc dệt khác (dệt thoi vân điểm, vân đoạn hoặc vải dệt từ sợi staple) hay các loại vải pha polyester/cotton, polyester/viscose.
    • Toàn bộ quy trình thử nghiệm công nghiệp được thực hiện trên hệ thống máy văng Unitech và sử dụng một cặp hóa chất hoàn tất chuyên biệt (TP-Phob FC 2904 và Phobotex EXTENDER XAN) tại Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định.

  • Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

    • Nghiên cứu độ bền kháng nước của vải sau nhiều chu kỳ giặt gia đình và giặt công nghiệp nhằm đánh giá tuổi thọ của màng liên kết ngang.
    • Mở rộng khảo sát ảnh hưởng của quá trình hoàn tất kháng nước trên các mặt hàng vải polyester có mật độ sợi, độ dày và kiểu dệt khác nhau.
    • Tối ưu hóa tiêu hao năng lượng nhiệt của các buồng sấy và nghiên cứu các dòng hóa chất kháng nước không chứa fluorocarbon (hợp chất gốc silicon hoặc công nghệ nano thân thiện với môi trường).

Giá trị tham khảo

Đề tài có giá trị ứng dụng thực tiễn và học thuật cho các nhóm đối tượng:

  • Doanh nghiệp dệt may và kỹ sư công nghệ hoàn tất: Cung cấp thông số vận hành chi tiết về nồng độ hóa chất, tỷ lệ ngấm ép, phân bố nhiệt độ buồng sấy (130°C ở buồng sấy sơ bộ, 190°C ở buồng curing) và tốc độ máy văng khi chuyển giao quy trình kỵ nước từ phòng thí nghiệm ra xưởng sản xuất thực tế, tránh các lỗi kỹ thuật làm giảm cấp kháng nước như ở lần hiệu chỉnh 1.
  • Cán bộ nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành: Là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên cao học ngành Công nghệ Dệt, May và Công nghệ Vật liệu Dệt May khi thực hiện đồ án, luận văn liên quan đến công nghệ xử lý hoàn tất chức năng cho vải sợi tổng hợp; cung cấp quy trình chuẩn bị mẫu và phương pháp đo đạc chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam (AATCC 22-2017, TCVN 1754:1986, TCVN 10501-1:2014, TCVN 4538:2007, TCVN 4537:2002, TCVN 7426-1:2004).

Câu hỏi thường gặp

1. Mẫu vải thử nghiệm trong nghiên cứu có đặc tính cấu trúc như thế nào? Mẫu vải được sử dụng có ký hiệu 9502, thành phần 100% polyester filament dệt thoi kiểu vân chéo 2/1 hướng Z đã nhuộm màu, cung cấp bởi Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định. Vải có khối lượng diện tích $235,00\text{ g/m}^2$, độ dày $0,49\text{ mm}$, chi số sợi dọc 150D/2, chi số sợi ngang 32/2, mật độ sợi dọc 321 sợi/10 cm và mật độ sợi ngang 232 sợi/10 cm.

2. Tại sao quy trình công nghệ hoàn tất kháng nước hiệu chỉnh lần 1 trên máy công nghiệp chưa đạt yêu cầu? Ở lần hiệu chỉnh 1, tác giả áp dụng đơn công nghệ gồm 40 g/l TP-Phob FC 2904, 15 g/l Phobol extender xan, chỉnh pH = 5 bằng $CH_3COOH$, mức ép 58%, nhiệt độ buồng 1–2 là 130°C và buồng curing 3–8 là 190°C. Kết quả kiểm tra độ kháng nước theo tiêu chuẩn AATCC 22-2017 chỉ đạt cấp 70 (bề mặt vải bị làm ướt một phần ngoài các điểm phun), do nồng độ hóa chất chưa đủ tạo màng bao phủ đồng đều liên tục trên sợi xơ khi chạy ở tốc độ cao trên dây chuyền công nghiệp.

3. Đơn công nghệ tối ưu ở quy mô công nghiệp sau hiệu chỉnh lần 2 gồm những thông số nào? Đơn công nghệ tối ưu gồm: hóa chất kháng nước TP-Phob FC 2904 nồng độ 60 g/l; chất tạo liên kết ngang Phobotex EXTENDER XAN nồng độ 20 g/l; axit formic $HCOOH$ nồng độ 0,8 g/l (duy trì pH 4,0–4,5); dung môi nước mềm. Thông số thiết bị: áp lực ép $1,5\text{ kg/cm}^2$ (mức ép 58%); nhiệt độ buồng sấy 1–2 là 130°C, buồng curing 3–8 là 190°C; tốc độ máy chạy 15 m/phút; bước vượt 5,5%. Mẫu vải sau xử lý đạt cấp kháng nước 100.

4. Thiết bị và tiêu chuẩn nào được sử dụng để đánh giá khả năng kháng nước của vải trong nghiên cứu? Nghiên cứu sử dụng máy thử phun tia theo tiêu chuẩn Spray Test AATCC 22-2017. Thiết bị gồm phễu rót có gắn vòi phun tia tiêu chuẩn và giá đỡ giữ vòng kẹp mẫu nghiêng một góc $45^\circ$. Mẫu vải kích thước $180 \times 180\text{ mm}$ được kẹp phẳng, phun 250 ml nước cất ở nhiệt độ $27 \pm 1^\circ\text{C}$ trong thời gian 25–30 giây, sau đó gõ nhẹ vòng kẹp và so sánh dạng thấm ướt với biểu đồ tiêu chuẩn để xếp cấp từ 0 đến 100.

5. Những chỉ tiêu cơ lý nào của vải được kiểm tra để so sánh trước và sau khi xử lý hoàn tất? Nghiên cứu tiến hành đo đạc và so sánh 5 nhóm chỉ tiêu cơ lý gồm: độ bền kéo đứt và độ giãn đứt (theo TCVN 1754:1986); độ bền xé (theo TCVN 10501-1:2014); độ bền màu do ma sát khô và ma sát ướt (theo TCVN 4538:2007); độ vón kết bề mặt (theo TCVN 7426-1:2004); và độ bền màu giặt (theo TCVN 4537:2002).

Kết luận

Đề án tốt nghiệp thạc sĩ của tác giả Nguyễn Thị Vân Khánh đã hoàn thiện thành công quy trình xử lý hoàn tất kháng nước cho vải 100% polyester dệt thoi mã hiệu 9502 ở quy mô công nghiệp tại Công ty Cổ phần Dệt lụa Nam Định. Bằng việc điều chỉnh nồng độ chất kháng nước TP-Phob FC 2904 lên 60 g/l, chất liên kết ngang Phobotex EXTENDER XAN lên 20 g/l trong môi trường axit formic (pH 4,0–4,5) kết hợp chế độ sấy gia nhiệt định hình 130–190°C, vải sau xử lý đạt cấp kháng nước tuyệt đối 100 theo tiêu chuẩn AATCC 22-2017. Nghiên cứu đồng thời cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm về sự biến đổi các tính chất cơ lý kéo đứt, giãn đứt, xé, bền màu ma sát, độ vón kết và bền màu giặt của vải, đóng góp cơ sở khoa học và thông số công nghệ thiết thực cho ngành dệt may trong sản xuất vải kỹ thuật chuyên dụng.