Tổng quan nghiên cứu

Ngành dệt may Việt Nam đã có bước phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây, với kim ngạch xuất khẩu đạt gần 31 tỷ USD năm 2017, tăng trưởng hơn 10% so với cùng kỳ. Các thị trường xuất khẩu chính như Mỹ, châu Âu, Nhật Bản và Hàn Quốc duy trì mức tăng trưởng ổn định, trong đó Hàn Quốc đạt kim ngạch trên 2,3 tỷ USD. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ sợi nhân tạo, đặc biệt là các loại sợi rayon từ xenlulô tái sinh như Visco, Modal, Tencel và Tre tái sinh ngày càng tăng do tính năng ưu việt và thân thiện môi trường.

Luận văn tập trung nghiên cứu đánh giá tính chất cơ lý của các loại sợi nhân tạo phổ biến nhằm hỗ trợ lựa chọn và thiết kế sản phẩm dệt may phù hợp. Mục tiêu cụ thể là phân tích các chỉ tiêu như chi số sợi, độ săn, độ bền kéo đứt, độ giãn đứt, độ không đều, điểm mỏng, điểm dày, điểm kết tạp và độ xù lông của 4 loại sợi Visco, Modal, Tencel và Tre tái sinh. Nghiên cứu được thực hiện tại các cơ sở sản xuất và thí nghiệm ở Việt Nam trong giai đoạn 2016-2018, với sự phối hợp của các doanh nghiệp dệt may lớn như Tổng công ty Phong Phú và Việt Thắng.

Việc đánh giá chi tiết các tính chất cơ lý của sợi nhân tạo không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn góp phần phát triển ngành công nghiệp dệt may bền vững, đáp ứng yêu cầu thị trường trong nước và quốc tế. Các chỉ số kỹ thuật được đo lường và phân tích sẽ làm cơ sở cho việc cải tiến công nghệ kéo sợi và thiết kế vải, từ đó nâng cao giá trị gia tăng cho ngành dệt may Việt Nam.

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 về tính chất cơ lý của sợi nhân tạo, tập trung vào các khái niệm chính sau:

  • Chi số sợi (Nm, Ne, Tex, Denier): Đại lượng biểu thị độ mảnh hay thô của sợi, ảnh hưởng đến độ bền và tính chất dệt may.
  • Độ săn sợi (vòng xoắn/m): Số vòng xoắn quanh trục sợi trên một đơn vị chiều dài, ảnh hưởng đến độ bền, độ mềm mại và khả năng chịu mài mòn.
  • Độ bền kéo đứt (cN): Lực lớn nhất mà sợi chịu được trước khi đứt, phản ánh sức mạnh cơ học của sợi.
  • Độ giãn đứt (%): Tỉ lệ phần trăm giãn dài của sợi tại thời điểm đứt, liên quan đến tính đàn hồi và độ dẻo dai.
  • Độ không đều sợi (U%, CV%): Đo lường sự đồng đều về khối lượng và kích thước của sợi, ảnh hưởng đến chất lượng vải.
  • Khuyết tật sợi (điểm mỏng, điểm dày, điểm kết tạp): Các vị trí bất thường trên sợi làm giảm chất lượng và hiệu suất sản xuất.
  • Độ xù lông: Số lượng đầu xơ nhô ra khỏi thân sợi, ảnh hưởng đến ngoại quan và khả năng gia công.

Ngoài ra, luận văn áp dụng các mô hình cấu trúc sợi nồi cọc và sợi Vortex để phân tích ảnh hưởng của cấu trúc sợi đến tính chất cơ lý.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các mẫu sợi Visco, Modal, Tencel và Tre tái sinh sản xuất tại các nhà máy trong nước và nhập khẩu, với cỡ mẫu khoảng 30-50 mẫu cho mỗi loại sợi. Phương pháp chọn mẫu theo phương pháp ngẫu nhiên có kiểm soát nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy.

Phân tích tính chất cơ lý được thực hiện bằng các thiết bị chuyên dụng như máy đo độ bền đứt Uster Tensorapid 3, máy đo độ không đều USTER 3, máy đo độ săn sợi và các thiết bị đo điểm mỏng, điểm dày, điểm kết tạp, độ xù lông. Các phép đo được tiến hành theo tiêu chuẩn ISO và ASTM phù hợp với từng loại sợi.

Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 1/2017 đến tháng 10/2018, bao gồm các bước: chuẩn bị mẫu, đo lường tính chất cơ lý, xử lý số liệu bằng phần mềm thống kê, phân tích so sánh và đánh giá kết quả. Phương pháp xử lý số liệu bao gồm tính toán sai lệch chi số, hệ số biến sai, phân tích phương sai và so sánh trung bình nhằm xác định sự khác biệt và mức độ đồng đều của các loại sợi.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Chi số sợi và độ sai lệch chi số: Chi số thực tế của 4 loại sợi dao động trong khoảng Nm 30-35, với sợi Modal có hệ số biến sai chi số CVN thấp nhất (khoảng 3,5%), cho thấy độ đồng đều cao hơn so với Visco (5,2%), Tencel (4,1%) và Tre tái sinh (5,8%).

  2. Độ săn sợi và hệ số biến sai: Độ săn thực tế của sợi Tencel đạt trung bình 800 vòng/m, cao hơn so với Visco (650 vòng/m), Modal (720 vòng/m) và Tre tái sinh (600 vòng/m). Hệ số biến sai về độ săn HK của Tencel là 2,1%, thấp hơn đáng kể so với các loại sợi còn lại (trung bình 3,5%).

  3. Độ bền kéo đứt và độ giãn đứt: Sợi Tencel có độ bền kéo đứt cao nhất, đạt 35 cN, vượt trội hơn Visco (22 cN), Modal (28 cN) và Tre tái sinh (20 cN). Độ giãn đứt của Tencel cũng cao nhất với 25%, trong khi Visco và Tre tái sinh chỉ đạt khoảng 15-18%.

  4. Độ không đều và khuyết tật sợi: Sợi Modal và Tencel có độ không đều U% thấp hơn 12% so với Visco và Tre tái sinh (khoảng 15%). Điểm mỏng, điểm dày và điểm kết tạp của Tencel thấp nhất, lần lượt là 0,8; 1,2 và 0,5 điểm/1000m, so với Visco có các giá trị tương ứng là 1,5; 2,0 và 1,0 điểm/1000m.

  5. Độ xù lông: Sợi Tencel có độ xù lông thấp nhất (khoảng 3,5 cm/cm), tiếp theo là Modal (4,2 cm/cm), Visco (5,0 cm/cm) và Tre tái sinh (5,5 cm/cm), cho thấy Tencel có bề mặt sợi mịn hơn, phù hợp với các sản phẩm cao cấp.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy sợi Tencel vượt trội về hầu hết các chỉ tiêu cơ lý quan trọng như độ bền, độ giãn, độ săn và độ đồng đều, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi chất lượng cao và độ bền lâu dài. Điều này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế cho thấy Tencel có mô đun ướt cao và khả năng co rút thấp, nhờ cấu trúc sợi gần như tròn và bề mặt trơn mịn.

Sợi Modal có tính đồng đều và độ săn tốt, thích hợp cho các sản phẩm cần độ mềm mại và khả năng chống co rút, trong khi Visco và Tre tái sinh có ưu điểm về độ giãn dài nhưng độ bền và độ đồng đều thấp hơn, phù hợp với các sản phẩm phổ thông và thân thiện môi trường.

Các biểu đồ so sánh độ bền kéo đứt, độ giãn đứt và hệ số biến sai chi số minh họa rõ sự khác biệt giữa các loại sợi, giúp nhà sản xuất lựa chọn nguyên liệu phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và thị trường mục tiêu. Bảng tổng hợp các chỉ số khuyết tật sợi cũng cho thấy Tencel có ưu thế trong việc giảm thiểu lỗi sản phẩm, nâng cao hiệu quả sản xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường ứng dụng sợi Tencel trong sản xuất vải cao cấp: Đẩy mạnh sử dụng sợi Tencel trong các sản phẩm thời trang cao cấp và đồ gia dụng nhằm tận dụng ưu điểm về độ bền, độ giãn và độ mịn, dự kiến tăng tỷ lệ sử dụng lên 30% trong vòng 2 năm tới. Chủ thể thực hiện: các doanh nghiệp dệt may và nhà cung cấp nguyên liệu.

  2. Cải tiến công nghệ kéo sợi Modal và Visco: Nghiên cứu và áp dụng các biện pháp kiểm soát quy trình kéo sợi để giảm hệ số biến sai chi số và khuyết tật sợi, nâng cao chất lượng sản phẩm, mục tiêu giảm CVN xuống dưới 4% trong 18 tháng. Chủ thể thực hiện: các nhà máy kéo sợi và viện nghiên cứu công nghệ.

  3. Phát triển sản phẩm thân thiện môi trường từ sợi Tre tái sinh: Khai thác ưu điểm kháng khuẩn và phân hủy sinh học của sợi Tre để phát triển dòng sản phẩm dệt may sinh thái, tăng cường quảng bá và mở rộng thị trường trong 3 năm tới. Chủ thể thực hiện: doanh nghiệp dệt may và các tổ chức bảo vệ môi trường.

  4. Đào tạo nâng cao kỹ năng kiểm soát chất lượng sợi: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về đo lường và phân tích tính chất cơ lý sợi cho cán bộ kỹ thuật nhằm nâng cao năng lực kiểm soát chất lượng, giảm tỷ lệ lỗi sản phẩm xuống dưới 5% trong 1 năm. Chủ thể thực hiện: các viện đào tạo và doanh nghiệp dệt may.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp dệt may và kéo sợi: Hỗ trợ lựa chọn nguyên liệu phù hợp, cải tiến quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm, từ đó tăng sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

  2. Nhà nghiên cứu và viện công nghệ: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm và cơ sở lý thuyết để phát triển các công nghệ kéo sợi mới, cải tiến vật liệu và ứng dụng sợi nhân tạo.

  3. Sinh viên và học viên cao học ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May: Là tài liệu tham khảo chuyên sâu về tính chất cơ lý của sợi nhân tạo, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng nghiên cứu.

  4. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Hỗ trợ xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật, chính sách phát triển ngành dệt may bền vững và thúc đẩy công nghiệp phụ trợ.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao sợi Tencel có độ bền cao hơn Visco và Modal?
    Sợi Tencel có cấu trúc gần như tròn, bề mặt trơn mịn và mô đun ướt cao, giúp tăng khả năng định hướng phân tử và liên kết nội tại, từ đó nâng cao độ bền kéo đứt so với Visco và Modal.

  2. Độ săn sợi ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng vải?
    Độ săn sợi quyết định độ xoắn của sợi, ảnh hưởng đến độ bền, độ mềm mại và khả năng chịu mài mòn của vải. Độ săn phù hợp giúp vải có độ bền cao và cảm giác thoải mái khi mặc.

  3. Khuyết tật sợi như điểm mỏng, điểm dày có tác động gì?
    Các điểm mỏng, điểm dày làm giảm độ bền sợi, tăng nguy cơ đứt sợi trong quá trình dệt và làm giảm chất lượng ngoại quan của vải, ảnh hưởng đến hiệu suất sản xuất và giá trị sản phẩm.

  4. Làm thế nào để giảm độ xù lông của sợi?
    Kiểm soát chất lượng nguyên liệu, tối ưu hóa quy trình kéo sợi và xử lý bề mặt sợi giúp giảm đầu xơ nhô ra, từ đó giảm độ xù lông, nâng cao khả năng gia công và ngoại quan sản phẩm.

  5. Sợi Tre tái sinh có ưu điểm gì so với các loại sợi khác?
    Sợi Tre tái sinh có tính kháng khuẩn, kháng nấm, khả năng phân hủy sinh học và thân thiện môi trường, phù hợp cho các sản phẩm dệt may sinh thái và chăm sóc sức khỏe.

Kết luận

  • Luận văn đã đánh giá chi tiết các tính chất cơ lý của 4 loại sợi nhân tạo phổ biến: Visco, Modal, Tencel và Tre tái sinh.
  • Sợi Tencel nổi bật với độ bền kéo đứt, độ giãn đứt và độ đồng đều cao nhất, phù hợp cho sản phẩm cao cấp.
  • Modal và Visco có ưu điểm về độ mềm mại và độ giãn, thích hợp cho các sản phẩm phổ thông.
  • Sợi Tre tái sinh có tính năng kháng khuẩn và thân thiện môi trường, mở ra hướng phát triển sản phẩm sinh thái.
  • Đề xuất các giải pháp cải tiến công nghệ, tăng cường đào tạo và phát triển thị trường nhằm nâng cao chất lượng và giá trị ngành dệt may Việt Nam.

Tiếp theo, cần triển khai các đề xuất cải tiến công nghệ và mở rộng nghiên cứu ứng dụng sợi nhân tạo trong sản xuất thực tế. Mời các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu liên hệ để hợp tác phát triển sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và quốc tế.