LỜI MỞ ĐẦU Từ cuối thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20 đã xuất hiện một số sản phẩm xơ sợi nhân tạo nhƣ viscose, acetate, casein….năm 1939 đã xuất hiện các loại xơ sợi tổng hợp khác nhƣ: polyeste, polyamide, ….những năm đầu mới xuất hiện với các dạng sản phẩm áo, quần nhƣng không đƣợc công chúng tiếp nhận, thậm chí còn bị tẩy chay. Bên cạnh đó, xơ thiên nhiên ngày càng thiếu hụt về số lƣợng nên phải dùng xơ hóa học để bổ sung vào thay thế dần xơ thiên nhiên. Hiện nay, xơ hoá học phát triển mạnh mẽ và đã trở thành vật liệu không thể thiếu trên thị trƣờng sản phẩm hàng may mặc cũng nhƣ các sản phẩm kỹ thuật phục vụ cho các ngành kỹ thuật khác. Sự ra đời của xơ hóa học đã giải quyết đƣợc vấn đề về nguồn nguyên phụ liệu tại chỗ, đặc biệt là trong ngành dệt vải - nhuộm - hoàn tất của ngành may là rất lớn chƣa thể giải quyết trong thời gian ngắn.
Vì vậy, phải đƣa ra các giải pháp về công nghệ, thiết bị, máy móc để chủ động về nguyên liệu cho ngành dệt, ngành may…. Dựa vào nguồn gốc nguyên liệu ban đầu, ngƣời ta chia sợi dệt ra làm hai nhóm chính là xơ thiên nhiên và xơ hóa học. Xơ hóa học đƣợc chia thành hai loại chính là xơ nhân tạo và xơ tổng hợp. Trong nhóm xơ tổng hợp có xơ polyeste đƣợc sản xuất và sử dụng nhiều hơn so với các loại xơ khác Trong quá trình sản xuất xơ polyeste tổng hợp đơn giản, các nguyên liệu tham gia phản ứng trong quá trình sản xuất ít độc hại, thiết bị sản xuất với quy trình khép kín không có chất hóa học thải ra môi trƣờng.
Ngoài ra, polyeste là chất nhiệt dẻo có thể tái sinh, có nhiều ƣu điểm về tính chất cơ học và hóa học, đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngành may mặc và các lĩnh vực khác. Lê Hoàng Phượng 8 Khóa 2016B Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Mỗi loại vải đều có đặc điểm cấu tạo, cấu trúc, thành phần liên kết trong vải trong suốt quá trình kéo sợi - dệt - nhuộm - hoàn tất vải, sẽ tạo ra những đặc điểm khác biệt về hình dạng, tính chất cơ lý và phạm vi ứng dụng của các loại vải. Do đó, vải polyeste cũng có những ảnh hƣởng không nhỏ đến các tính chất của sản phẩm nhƣ khó in, khó nhuộm, độ thoáng khí, độ cứng có thể xảy ra trong quá trình sản xuất và hoàn tất sản phẩm. Để khắc phục những nhƣợc điểm của vải polyeste ngƣời ta đã nghiên cứu và có nhiều kết quả cho rằng quá trình tiền xử lý kiềm trƣớc khi in, nhuộm có thể hạn chế đƣợc hiện tƣợng vón hạt, mềm mại, nhẹ nhàng trên bề mặt vải.
Các nghiên cứu cho rằng quá trình xử lý kiềm còn làm thay đổi cấu trúc tinh thể cũng nhƣ tính chất cơ lý của xơ polyeste và sau khi xử lý kiềm bề mặt vải trơn, bóng, nhẹ nhàng, mềm mại và mƣợt mà nhƣ lụa. Đề tài “Nghiên cứu sự thay đổi một số tính chất vật lý của vải polyeste sau xử lý kiềm” đã nghiên cứu và thực nghiệm khoa học để đánh giá tác động kiềm đến các tính chất vật lý của vải polyeste trong quá trình xử lý kiềm để làm tài liệu tham khảo cho các nhà sản xuất công nghiệp xử lý hoàn tất vải polyeste cho phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật trong sản xuất. Luận văn nghiên cứu gồm 3 phần: Chƣơng I: Tổng quan về xơ polyeste Chƣơng II: Đối tƣợng, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu Chƣơng III: Kết quả nghiên cứu và bàn luận Kết luận. Lê Hoàng Phượng 9 Khóa 2016B Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật CHƢƠNG I : TỔNG QUAN VỀ XƠ POLYESTE 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển xơ polyeste Polyeste đƣợc hình thành trên cơ sở của phản ứng ester hóa giữa acid hai chức (diacid) và rƣợu hai chức (dialcohol).
Do có vô số các kết hợp của dialcohol và diacid nên tồn tại hàng trăm các polyeste, nhƣng chỉ khoảng một ít trong đó có ý nghĩa thƣơng mại. Ký hiệu chung theo quy ƣớc quốc tế của polyeste là PES, tuy nhiên cũng có thể dùng các ký hiệu riêng để mô tả cho từng công thức hóa học của chúng.1 Xơ – sợi polyeste Xơ polyeste đƣợc nghiên cứu thành công bởi W. Carother và các cộng sự của công ty DuPont (Mỹ) từ những năm 1930, chủ yếu là PET. Sau đó nhóm nghiên cứu của Anh dẫn đầu bởi J.Dickson trong những năm đầu của thập niên 1940 đã phát triển thêm các quy trình sản xuất nhiều loại polyeste khác gồm cả PBT, PPT, PTT và PEN.
Sau chiến tranh thế giới thứ II, việc thƣơng mại hóa PES đã nhanh chóng mở ra với sự hợp tác trao đổi thông tin của các nhóm nghiên cứu. Ở Mỹ công ty DuPont nắm độc quyền sản xuất PES với tên là Dacron. Ở Anh công ty ICI(Imperial Chemical Lê Hoàng Phượng 10 Khóa 2016B Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Inducstries) độc quyền phân phối sản phẩm của họ đối với phần còn lại của thế giới với tên là Terylene. Sau đó ICI cấp license phụ cho các công ty khác nhƣ Algemrne Kunstzijde Unie (AKU - Hà Lan) với tên thƣơng mại của sản phẩm Terlenka; Sociéte Rhodiaceta ở Pháp với tên là Tergal.
Đến năm 1966 sự bảo hộ của các license hết hạn và polyeste đƣợc sản xuất rộng rải ở nhiều quốc gia trên thế giới, nhất là ở các Châu Á nhƣ: Đài Loan, Trung Quốc, Indonesia, Thái Lan, Ấn Độ…. Tuy nhiên, polyeste đã trải qua một thời kỳ khó khăn, quần áo đƣợc làm từ sợi tổng hợp thƣờng bị mất giá và thậm chí bị tẩy chay. Một số dạng sợi tổng hợp mới đƣợc giới thiệu vào đầu những năm 1990 mới có thể khôi phục lại hình ảnh polyeste. Dạng mới của polyeste đƣợc gọi là sợi siêu nhỏ đƣợc giới thiệu đến với công chúng vào những năm 1991, sang trọng và linh hoạt hơn polyeste truyền thống và các loại vải sợi microfiber tƣơng tự vải lụa.
Các nhà thiết kế nhƣ Mary McFadden đã tạo ra một dòng quần áo mới của polyeste. Các nhà nghiên cứu dệt may tại Đại học Bắc Carolina đang phát triển một polyeste có thể bền vững nhƣ Kevlar. Loại polyeste này có thể sử dụng nhƣ vật liệu composite cho xe ôtô và máy bay. Ở dạng sợi pha polyeste đƣợc pha trộn theo nguyên tắc để tận dụng triệt để những ƣu điểm sẳn có và những đặc tính tốt có trong các xơ khác nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của xơ polyeste.
Đặc biệt là cải thiện độ ẩm, độ thông thoáng và tăng tính mềm mại của vải. Ví dụ nhƣ: Xơ polyeste pha với xơ bông đƣợc pha trộn trong thời gian ghép (xơ polyeste chải thô, xơ bông chải kỹ), tỉ lệ thành phần polyeste và bông 65%- 35% hay 50% - 50% sọi kéo ra có tên gọi là Peco (polyeste + cotton) có đặc tính bền, nhẹ, mềm mại, hút ẩm tốt, có khả năng chống co, ít nhàu… đƣợc sử dụng rộng rãi để may các loại áo sơ mi nam nữ. Lê Hoàng Phượng 11 Khóa 2016B Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Polyeste pha len theo tỉ lệ 50% PET - 50% len cho ra loại vải mềm mại, bền, ít nhăn giữ nếp tốt, hút ẩm tốt…đƣợc sử dụng để may áo veston. Vải pha polyeste với các loại xơ khác đƣợc sử dụng phổ biến cho các loại quần áo.Vải sợi pha đƣợc ngƣời sử dụng ƣa chuộng vì tính tiện nghi và giá thành hợp lý.
Ví dụ: Vải pha 55% PET – 45 Visco tạo ra loại vải bền, ít nhàu, chống co…dùng để may các sản phẩm thông thƣờng hay làm vải lót áo veston. Vải pha 50% PET - 50% PAN tạo ra vải có độ bền cao, độ thấm hút tốt …dùng để may các loại quần áo thể thao.Tóm lại, vải sợi pha giữa PET và các loại xơ khác rất đa dạng và phong phú (xơ thiên nhiên, xơ nhân tạo, xơ tổng hợp) đã tạo ra nhiều chủng loại, mẫu sản phẩm phù hợp với nhiều đối tƣợng, đƣợc ứng dụng rộng rải. Mặc dù tồn tại nhiều polyeste đƣợc sản xuất ở cấp độ thƣơng mại nhƣng có mặt chủ yếu trên thị trƣờng dệt may chiếm 90% khối lƣợng sợi - vải polyeste các loại. Hàng năm, nƣớc ta cũng nhập khẩu PES với khối lƣợng lớn để phục vụ cho ngành dệt may và các ngành công nghiệp khác.
Bắt đầu năm 2011, Việt Nam đã có nhà máy sản xuất sợi PET Đình Vũ đƣa vào hoạt động với công xuất khoảng 200. Hiện nay, trên thị trƣờng có 2 loại: xơ filament và xơ ngắn.2 Cấu trúc, công thức hóa học của xơ polyeste Polyeste là một polymer tuyến tính có chứa các nhóm chức Ester đƣợc lặp lại (Hình 1. Mặt cắt ngang cũng có hình gần nhƣ tròn (Hình 1. Cấu tạo của đại phân tử polyeste ( hình 1.
Lê Hoàng Phượng 12 Khóa 2016B Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Hình 1.2 Polyethylene terephthalate Hình 1.3 Xơ polyeste hình dọc và mặt cắt ngang Hình 1.4 Cấu tạo của đại phân tử polyeste Lê Hoàng Phượng 13 Khóa 2016B Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Nghiên cứu cấu trúc xơ polyeste (PET) có 2 loại - Cấu trúc vi mô - Cấu trúc vĩ mô Cấu trúc vi mô Trong mạch phân tử xơ polyeste có 2 loại nhóm mạch là : - Nhóm mạch thẳng : Nhóm mạch thẳng có độ linh động và tƣơng tác ở điều kiện thƣờng bằng lực Vandecvan(Vander Waal). - Nhóm mạch vòng (Benzen): làm cho mạch phân tử cứng hơn, hạn chế sự biến dạng của các vùng không trật tự. - Các nghiên cứu về cấu trúc của polyeste ngƣời ta đƣa ra mô hình cấu trúc mắt lƣới tinh thể xơ polyeste (hình 1. Mô hình đƣợc xác định là vùng đoạn mạch có các phân tử cacbon bão hòa mạch thẳng.
Xơ xác định độ lớn của kích thƣớc vùng đoạn mạch này. Tỉ lệ khối lƣợng giữa vùng tinh thể nà so với tổng khối lƣợng xơ nghiên cứu đƣợc gọi là tỷ lệ tinh thể của mẫu. Các cấu trúc vi thể của xơ polyeste đƣợc nghiên cứu và phát triển nhƣ sau: Mô hình của Statton: Xơ polyeste cũng nhƣ các loại xơ tổng hợp khác, cơ cấu trúc dạng thớ đƣợc mô tả nhƣ sau: các phân tử tạo ra hạt dài gọi là vi thớ (fibrille). Các vi thớ đƣợc tạo thành bởi các vùng tinh thể và các vùng vô định hình nằm xen kẽ nhau.
Khoảng cách giữa hai vùng định hình gọi là chu kỳ. Lê Hoàng Phượng 14 Khóa 2016B Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Hình1.