Nghiên Cứu Về Sợi Tre Trong Ngành Dệt May Tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến tính chất cơ lý của khăn tre pha bông, cung cấp thông tin hữu ích cho ngành dệt may.

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Hiệp
• Người hướng dẫn: TS. Giần Thị Thu Hường
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Vật liệu Dệt-May
• Đề tài: Nghiên Cứu Về Sợi Tre Trong Ngành Dệt May
• Loại tài liệu: Luận văn cao học
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tìm hiểu về sợi tre
• 1.2. Thành phần cấu tạo của tre
• 1.3. Công nghệ sản xuất xơ, sợi tre
• 1.3.1. Xơ tre tự nhiên
• 1.3.2. Xơ tre nhân tạo
• 1.4. Đặc tính của xơ, sợi tre
• 1.5. Cấu trúc của khăn
• 1.6. Phân loại khăn (vải nổi vòng)
• 1.7. Nguyên lý dệt khăn (vải nổi vòng)
• 1.8. Một số đặc điểm của khăn
• 1.9. Một số nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khăn
• 1.9.1. Ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu
• 1.9.2. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi
• 1.9.2.1. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến độ bền kéo đứt của khăn tre
• 1.9.2.2. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến độ mềm mại và độ mịn của khăn tre
• 1.9.2.3. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến độ mao dẫn nước của khăn tre
• 1.10. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4. Nghiên cứu điều chỉnh chiều cao vòng sợi
• 2.5. Xác định định tính và định lượng nguyên liệu của khăn
• 2.6. Xác định khối lượng g/m2 và độ dày của khăn
• 2.7. Xác định độ bền kéo đứt, độ giãn đứt
• 2.8. Xác định độ bền xé rách của khăn
• 2.9. Xác định độ mao dẫn của khăn
• 2.10. Xác định độ thoáng khí của khăn
• 2.11. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.12. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Thiết kế khăn mẫu và dệt thử nghiệm trên máy dệt
• 3.2. Xác định mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với một số chỉ tiêu kỹ thuật của khăn tre pha bông
• 3.3. Xác định tỷ lệ thành phần nguyên liệu trong khăn
• 3.4. Xác định mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với khối lượng g/m2 và độ dày của khăn
• 3.5. Xác định mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với một số chỉ tiêu cơ lý của khăn tre pha bông
• 3.5.1. Mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với độ bền kéo đứt của khăn
• 3.5.2. Mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với độ giãn đứt tương đối của khăn
• 3.5.3. Mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với độ bền xé rách của khăn
• 3.5.4. Mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với độ mao dẫn nước của khăn
• 3.5.5. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến độ thoáng khí của khăn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Sợi Tre Và Ứng Dụng Dệt May

Ngành dệt may Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong xuất khẩu. Nhu cầu tiêu dùng tăng cao đòi hỏi sản phẩm dệt may phải tiện nghi, chăm sóc sức khỏe và dễ bảo quản. Các loại xơ tự nhiên như bông, lanh, đay, gai không đáp ứng đủ yêu cầu và gây ảnh hưởng môi trường. Xơ tổng hợp từ dầu mỏ ngày càng cạn kiệt. Xơ nhân tạo từ gỗ cần nhiều năm khai thác. Vì vậy, cần phát triển nguyên liệu mới. Sợi tre là một lựa chọn đầy tiềm năng. Với tốc độ sinh trưởng nhanh, sợi tre nhận được sự quan tâm lớn. Tre có khả năng kháng khuẩn nhờ chất “Bamboo Kun”, giảm sử dụng thuốc trừ sâu. Sợi tre có độ mềm mại, hút ẩm tốt, kháng khuẩn, khử mùi, chống tia UV và thân thiện môi trường. Sản phẩm có thể làm từ 100% tre hoặc pha với các nguyên liệu khác. Hiện nay, khăn tre là dòng sản phẩm cao cấp được ưa chuộng. Tổng Công ty Cổ Phần Phong Phú đã giới thiệu dòng khăn Mollis Bamboo. Nghiên cứu sử dụng nhiều thành phần nguyên liệu như tre pha bông, tìm hiểu thiết bị, công nghệ sản xuất và mối quan hệ của các thông số công nghệ dệt khăn đến các đặc tính cơ lý của sản phẩm là hết sức quan trọng.

1.1. Khái niệm và tiềm năng của sợi tre trong ngành dệt may

Sợi tre là loại sợi được sản xuất từ cây tre, một nguồn tài nguyên tái tạo nhanh chóng và thân thiện với môi trường. Tiềm năng của sợi tre trong ngành dệt may là rất lớn do những đặc tính vượt trội của nó so với các loại sợi truyền thống khác. Ứng dụng sợi tre trong dệt may ngày càng được quan tâm và phát triển mạnh mẽ. Sợi tre có thể thay thế hoặc kết hợp với các loại sợi khác như bông, polyester, hoặc các loại sợi tự nhiên khác để tạo ra các sản phẩm dệt may đa dạng và chất lượng cao.

1.2. Lịch sử phát triển và ứng dụng sợi tre trên thế giới

Trung Quốc đi đầu trong nghiên cứu và ứng dụng xơ tre vào ngành dệt. Do ưu điểm vượt trội, sợi tre dần hội nhập thị trường quốc tế. Tùy mục đích, sản phẩm có thể làm từ 100% tre hoặc pha với các nguyên liệu khác như bông, polyester. Khăn tre là dòng sản phẩm cao cấp được ưa chuộng. Tổng công ty Cổ Phần Phong Phú đã giới thiệu dòng khăn Mollis Bamboo. Việc sử dụng nguyên liệu tre trong sản phẩm dệt ở Việt Nam còn hạn chế. Nghiên cứu sử dụng nhiều thành phần nguyên liệu như tre pha bông để khai thác triệt để nguồn nguyên liệu.

II. Phân Tích Tính Chất Của Sợi Tre Và Ưu Điểm Vượt Trội

Tre là cây lưu niên thuộc nhóm cây cỏ, nguồn nguyên liệu dồi dào. Chiều cao từ 1m đến 50m, đường kính đến 30cm. Tre được tìm thấy nhiều ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn hòa. Đông Nam Á có nhiều loại tre và mật độ dày nhất. Hiện nay có hơn 1000 loài tre trên thế giới. Tre thuộc họ Bambusoideae, là một lingo-xenlulo composite tự nhiên, trong đó các sợi xenlulo được bao bọc bởi nền lignin. Chiều dài trung bình của sợi tre khoảng 2mm và đường kính trung bình trong khoảng 10-20µm, khối lượng riêng 600-800 kg/m3. Sợi tre có độ bền cao, tính chất đơn hướng. Sợi tre có hàm lượng xenlulo cao, lignin cao, đặc tính vật lý và độ bền cơ học cao nhất. Độ cứng của tre phụ thuộc vào số lượng bó sợi và kiểu phân bố.

2.1. Thành phần hóa học và cấu trúc vật lý của sợi tre

Thành phần chính của tre là xenlulo, hemixenlulo và lignin. Xenlulo và hemixenlulo chiếm khoảng 50% tổng số thành phần hóa học. Nếu tre ở dạng sợi thì chủ yếu là xenlulo. Tính chất của mỗi thành phần đều góp phần vào tính chất của sợi tre. Hemixenlulo gắn liền với khả năng phân hủy sinh học, hấp thụ ẩm và phân hủy nhiệt. Lignin ổn định hơn nhưng bị phân hủy bởi tia tử ngoại. Ngoài ra, còn có protit, nhựa, sáp và các chất màu. Khả năng thấm hút của sợi tre cũng là một yếu tố quan trọng.

2.2. So sánh ưu điểm của sợi tre với các loại sợi tự nhiên khác

Sợi tre có nhiều ưu điểm so với các loại sợi tự nhiên khác như bông, lanh, gai,... Ưu điểm của sợi tre bao gồm khả năng kháng khuẩn tự nhiên, khả năng thấm hút mồ hôi tốt, khả năng thoáng khí cao, độ bền màu tốt và đặc biệt là thân thiện với môi trường do cây tre sinh trưởng nhanh, ít cần sử dụng hóa chất và thuốc trừ sâu trong quá trình trồng trọt. So sánh sợi tre với các loại sợi khác cho thấy sự vượt trội về nhiều mặt, đặc biệt là về tính bền vững và thân thiện với môi trường.

2.3. Nhược điểm và hạn chế của sợi tre trong sản xuất dệt may

Mặc dù có nhiều ưu điểm, sợi tre cũng có một số nhược điểm của sợi tre cần được xem xét. Quá trình sản xuất sợi tre có thể đòi hỏi sử dụng hóa chất, đặc biệt là trong quy trình sản xuất sợi tre rayon. Một số sản phẩm vải sợi tre có thể bị co rút sau khi giặt và không bền bằng các loại sợi khác. Tuy nhiên, các công nghệ sản xuất mới đang được phát triển để giảm thiểu các nhược điểm này và cải thiện chất lượng của sợi tre.

III. Cách Sản Xuất Sợi Tre Quy Trình Và Công Nghệ Mới Nhất

Có hai loại xơ tre: tự nhiên và nhân tạo. Xơ tre tự nhiên và xơ tre nhân tạo. Quá trình sản xuất sợi tre tự nhiên phức tạp và ít phổ biến. Sợi tre nhân tạo (Bamboo viscose fiber) phổ biến hơn, được sản xuất bằng quy trình visco. Quy trình này bao gồm nghiền tre thành bột, hòa tan trong hóa chất để tạo dung dịch, kéo sợi và xử lý để tạo thành sợi tre. Quy trình sản xuất sợi tre ảnh hưởng đến tính chất và chất lượng của sợi. Các công nghệ mới đang được phát triển để sản xuất sợi tre thân thiện với môi trường hơn.

3.1. Phương pháp sản xuất sợi tre tự nhiên Natural bamboo fiber

Quy trình sản xuất xơ, sợi tre tự nhiên bao gồm các bước xử lý cơ học để tách sợi tre từ thân cây tre. Quá trình này thường bao gồm nghiền, đập, và chải để loại bỏ các phần không cần thiết và thu được sợi tre. Sợi tre tự nhiên có độ bền cao, nhưng quy trình sản xuất phức tạp và tốn kém hơn so với sợi tre nhân tạo.

3.2. Quy trình sản xuất sợi tre nhân tạo Bamboo viscose fiber

Quy trình sản xuất xơ tre visco bắt đầu bằng việc nghiền tre thành bột, sau đó hòa tan bột tre trong dung dịch hóa chất để tạo thành dung dịch visco. Dung dịch này sau đó được ép qua các lỗ nhỏ để tạo thành sợi, và sợi này được xử lý để loại bỏ hóa chất và làm khô. Sợi tre rayon có độ mềm mại và khả năng thấm hút tốt, nhưng quá trình sản xuất cần sử dụng hóa chất.

3.3. Các công nghệ sản xuất sợi tre thân thiện môi trường

Hiện nay, có nhiều nghiên cứu và phát triển các công nghệ sản xuất sợi tre thân thiện với môi trường hơn. Các công nghệ này tập trung vào việc giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại, tái chế nước và hóa chất, và sử dụng năng lượng tái tạo. Một số công nghệ mới sử dụng các enzym sinh học để xử lý tre thay vì hóa chất. Sợi tre bền vững là mục tiêu của nhiều nhà sản xuất và nhà nghiên cứu.

IV. Ứng Dụng Sợi Tre Trong Ngành Dệt May Xu Hướng Mới

Ứng dụng sợi tre trong dệt may rất đa dạng. Sợi tre được sử dụng để sản xuất quần áo, đồ gia dụng, đồ nội thất,... Quần áo sợi tre mềm mại, thoáng mát, hút ẩm tốt, phù hợp với thời tiết nóng ẩm. Đồ gia dụng sợi tre như khăn tắm, khăn mặt có khả năng kháng khuẩn, khử mùi. Đồ nội thất sợi tre như ga giường, vỏ gối êm ái, thoáng khí. Thị trường sợi tre ngày càng mở rộng do nhu cầu về sản phẩm thân thiện môi trường tăng cao. Sản phẩm dệt may từ sợi tre đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng hiện đại.

4.1. Ứng dụng sợi tre trong sản xuất quần áo áo quần đồ lót

Quần áo sợi tre đang trở thành lựa chọn phổ biến của người tiêu dùng nhờ tính năng mềm mại, thoáng khí và khả năng thấm hút mồ hôi tốt. Áo sợi tre, quần sợi tre và đồ lót sợi tre mang lại cảm giác thoải mái và dễ chịu khi mặc, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nóng ẩm. Ngoài ra, sợi tre còn có khả năng kháng khuẩn tự nhiên, giúp ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn gây mùi.

4.2. Sử dụng sợi tre trong sản xuất đồ gia dụng khăn tắm ga giường

Sợi tre được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đồ gia dụng như khăn tắm sợi tre, ga giường sợi tre, vỏ gối sợi tre, và khăn mặt sợi tre nhờ khả năng thấm hút nước tốt, mềm mại và kháng khuẩn. Khăn tắm sợi tre có khả năng thấm hút nước nhanh chóng và khô nhanh hơn so với khăn bông thông thường. Ga giường sợi tre mang lại cảm giác êm ái, thoáng mát và dễ chịu khi ngủ.

4.3. Ứng dụng sợi tre trong sản xuất đồ nội thất vải bọc ghế rèm cửa

Ngoài quần áo và đồ gia dụng, sợi tre còn được ứng dụng trong sản xuất đồ nội thất như vải bọc ghế sợi tre, rèm cửa sợi tre, và các vật dụng trang trí nội thất khác. Vải bọc ghế sợi tre có độ bền cao, thoáng khí và tạo cảm giác thoải mái khi sử dụng. Rèm cửa sợi tre giúp điều hòa ánh sáng tự nhiên và tạo không gian sống thân thiện với môi trường.

V. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Chiều Cao Vòng Sợi Khăn Tre Pha Bông

Việc nghiên cứu sử dụng nhiều thành phần nguyên liệu trong khăn như tre pha bông (tận dụng các đặc tính ưu việt của từng thành phần), việc tìm hiểu thiết bị, công nghệ sản xuất và nghiên cứu mối quan hệ của các thông số công nghệ dệt khăn đến các đặc tính cơ lý của sản phẩm là hết sức quan trọng. Một trong những thông số công nghệ có ảnh hưởng đến cấu trúc và các đặc tính cơ lý của khăn đó là chiều cao vòng sợi. Vì vậy luận văn đã nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công nghệ chiều cao vòng sợi đến một số tính chất cơ lý của khăn tre pha bông là rất cần thiết.

5.1. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến độ bền kéo đứt

Nghiên cứu chỉ ra rằng chiều cao vòng sợi ảnh hưởng đáng kể đến độ bền kéo đứt của khăn tre pha bông. Chiều cao vòng sợi càng lớn có thể dẫn đến độ bền kéo đứt cao hơn, nhưng đến một mức độ nhất định, sự gia tăng này có thể không còn đáng kể hoặc thậm chí giảm do sự phân bố lực không đều trong cấu trúc sợi.

5.2. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến độ mềm mại và độ mịn

Chiều cao vòng sợi cũng tác động đến độ mềm mại và độ mịn của khăn. Một chiều cao vòng sợi tối ưu có thể tạo ra bề mặt khăn mềm mại và mịn màng hơn, trong khi chiều cao vòng sợi quá lớn hoặc quá nhỏ có thể làm giảm cảm giác này.

5.3. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến độ mao dẫn nước

Độ mao dẫn nước, khả năng thấm hút nước của khăn, cũng bị ảnh hưởng bởi chiều cao vòng sợi. Nghiên cứu cho thấy một chiều cao vòng sợi phù hợp có thể cải thiện khả năng thấm hút và giữ nước của khăn, làm tăng hiệu quả sử dụng.

VI. Kết Luận Và Triển Vọng Phát Triển Của Sợi Tre Dệt May

Sợi tre là nguyên liệu tiềm năng cho ngành dệt may. Ứng dụng sợi tre mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ sản xuất sợi tre thân thiện môi trường hơn. Thị trường sợi tre dự kiến sẽ tăng trưởng mạnh mẽ trong tương lai. Sợi tre bền vững là xu hướng tất yếu của ngành dệt may. Nắm bắt cơ hội và thách thức, Việt Nam có thể trở thành trung tâm sản xuất sản phẩm dệt may từ sợi tre chất lượng cao.

6.1. Tóm tắt các kết quả nghiên cứu và đánh giá tiềm năng phát triển

Các nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng lớn của sợi tre trong ngành dệt may. Sợi tre có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại sợi truyền thống khác, và các công nghệ sản xuất mới đang được phát triển để giải quyết các nhược điểm còn tồn tại. Tiềm năng phát triển của sợi tre là rất lớn, đặc biệt trong bối cảnh nhu cầu về sản phẩm thân thiện môi trường ngày càng tăng.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu và ứng dụng sợi tre trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ sản xuất sợi tre thân thiện môi trường hơn, tập trung vào việc giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại và sử dụng năng lượng tái tạo. Ngoài ra, cần nghiên cứu các ứng dụng mới của sợi tre trong các lĩnh vực khác như y tế và kỹ thuật.

6.3. Các chính sách và giải pháp hỗ trợ phát triển thị trường sợi tre

Để thúc đẩy sự phát triển của thị trường sợi tre, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức liên quan. Các chính sách này có thể bao gồm việc cung cấp các khoản vay ưu đãi cho các doanh nghiệp sản xuất sợi tre, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển công nghệ mới, và quảng bá sản phẩm dệt may từ sợi tre đến người tiêu dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành dệt may Việt Nam là một trong những ngành xuất khẩu chủ lực, đạt kim ngạch trên 30 tỷ USD năm 2017, đứng thứ hai trong các ngành xuất khẩu của cả nước. Nhu cầu người tiêu dùng ngày càng tăng cao, đòi hỏi sản phẩm may mặc không chỉ đáp ứng tính tiện nghi mà còn phải thân thiện với sức khỏe và môi trường. Trong bối cảnh đó, xơ, sợi tre pha bông đã trở thành nguyên liệu tiềm năng nhờ đặc tính kháng khuẩn, khử mùi, chống tia cực tím và thân thiện môi trường. Tre là loại cây phát triển nhanh, chỉ cần 3-4 năm để khai thác, không cần thuốc trừ sâu, có khả năng tự phân hủy sinh học, phù hợp với xu hướng sản xuất bền vững.

Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi – một thông số công nghệ quan trọng trong dệt khăn nổi vòng – đến các tính chất cơ lý của khăn tre pha bông. Nghiên cứu được thực hiện trên 4 mẫu khăn với chiều cao vòng sợi khác nhau (2,5 mm; 3,5 mm; 4,5 mm; 5,5 mm), dệt trên máy dệt Giắc ca điện tử Sulzer Ruti tại Việt Nam. Mục tiêu nhằm xác định mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với các chỉ tiêu như khối lượng g/m2, độ dày, độ bền kéo đứt, độ giãn đứt, độ bền xé rách, độ mao dẫn nước và độ thoáng khí của khăn. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa công nghệ dệt khăn tre pha bông, nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thị trường và phát triển bền vững 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 sau:

• Cấu trúc và thành phần hóa học của tre: Tre là lingo-xenlulo composite tự nhiên, gồm xenlulo (46-48%), lignin (20-22%), hemixenlulo (16-17%) và các thành phần khác. Xenlulo tạo nên độ bền cơ học cao, lignin cung cấp độ vững chắc, hemixenlulo ảnh hưởng đến khả năng phân hủy sinh học và hấp thụ ẩm.

• Công nghệ sản xuất xơ, sợi tre: Bao gồm xơ tre tự nhiên và xơ tre nhân tạo (viscose). Quy trình sản xuất xơ tre viscose gồm chế biến nguyên liệu, chuẩn bị dung dịch kéo sợi, tạo hình sợi và tinh chế hoàn tất. Sợi tre có đặc tính mềm mại, kháng khuẩn, khử mùi, chống tia cực tím và thân thiện môi trường.

• Nguyên lý dệt khăn nổi vòng: Khăn được dệt với cấu trúc hai hệ sợi dọc (sợi dọc nền và sợi dọc vòng) đan với sợi ngang. Chiều cao vòng sợi (h) là khoảng cách vòng sợi nổi trên bề mặt vải, ảnh hưởng đến độ xốp, độ dày và các tính chất cơ lý của khăn.

• Các khái niệm chính: chiều cao vòng sợi (h), khối lượng g/m2 (Gm2), độ dày khăn (d), độ bền kéo đứt (P), độ giãn đứt (ε), độ bền xé rách (Px), độ mao dẫn nước (H), độ thoáng khí.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nghiên cứu thực nghiệm trên 4 mẫu khăn tre pha bông được dệt tại Trung tâm thí nghiệm Dệt may – Phân viện Dệt may Tp.HCM và Nhà máy Dệt - Nhuộm – Hoàn Tất Tổng Công ty CP Phong Phú.

• Thiết kế mẫu: Sợi dọc vòng sử dụng sợi tre pha bông Ne 30/2, sợi dọc nền và sợi ngang sử dụng sợi bông 100% Ne 16/1. Chiều cao vòng sợi được điều chỉnh lần lượt là 2,5 mm; 3,5 mm; 4,5 mm; 5,5 mm.

• Phương pháp phân tích: Xác định tỷ lệ thành phần nguyên liệu theo tiêu chuẩn ISO 1833-06; đo khối lượng g/m2 theo ISO 7211-6; đo độ dày khăn theo ASTM D1777-02; xác định độ bền kéo đứt, độ giãn đứt theo ISO 13934-1; đo độ bền xé rách, độ mao dẫn nước và độ thoáng khí bằng thiết bị chuyên dụng. Sử dụng thống kê mô tả và phần mềm Excel 2007 để xử lý số liệu.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2016 đến 2018, bao gồm giai đoạn khảo sát tài liệu, thiết kế và dệt mẫu, thử nghiệm và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng chiều cao vòng sợi đến khối lượng và độ dày khăn: Khối lượng g/m2 và độ dày khăn tăng theo chiều cao vòng sợi. Cụ thể, mẫu khăn có chiều cao vòng sợi 2,5 mm có khối lượng khoảng 250 g/m2 và độ dày 1,5 mm, trong khi mẫu 5,5 mm đạt khối lượng trên 400 g/m2 và độ dày gần 3 mm, tăng lần lượt khoảng 60% và 100%.

2. Độ bền kéo đứt giảm khi chiều cao vòng sợi tăng: Độ bền kéo đứt theo hướng dọc giảm từ khoảng 350 N ở chiều cao vòng 2,5 mm xuống còn 250 N ở chiều cao 5,5 mm, tương đương giảm 28%. Độ bền kéo đứt theo hướng ngang cũng giảm tương tự, từ 300 N xuống 210 N.

3. Độ giãn đứt tương đối tăng nhẹ theo chiều cao vòng sợi: Độ giãn đứt dọc tăng từ 5,5% lên 7%, độ giãn ngang từ 5,7% lên 6,8%, cho thấy khăn có chiều cao vòng lớn có tính đàn hồi tốt hơn.

4. Độ bền xé rách giảm khi chiều cao vòng sợi tăng: Độ bền xé rách theo hướng dọc giảm khoảng 20% khi chiều cao vòng tăng từ 2,5 mm lên 5,5 mm, tương tự với hướng ngang.

5. Độ mao dẫn nước và độ thoáng khí giảm theo chiều cao vòng sợi: Độ mao dẫn nước giảm khoảng 30% khi chiều cao vòng tăng, do cấu trúc vòng sợi dày hơn làm giảm khả năng thấm hút. Độ thoáng khí cũng giảm khoảng 25%, ảnh hưởng đến cảm giác mát mẻ khi sử dụng.

Thảo luận kết quả

Chiều cao vòng sợi là thông số công nghệ quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và tính chất cơ lý của khăn tre pha bông. Khi chiều cao vòng tăng, khối lượng và độ dày khăn tăng do vòng sợi nổi cao hơn tạo độ xốp lớn hơn. Tuy nhiên, sự gia tăng này làm giảm liên kết giữa các sợi, dẫn đến giảm độ bền kéo đứt và độ bền xé rách. Độ giãn đứt tăng nhẹ cho thấy khăn có khả năng đàn hồi tốt hơn, phù hợp với các sản phẩm cần độ mềm mại.

Giảm độ mao dẫn nước và độ thoáng khí khi chiều cao vòng tăng có thể ảnh hưởng đến tính tiện nghi của khăn, đặc biệt trong điều kiện khí hậu nóng ẩm. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng chiều cao vòng sợi trên khăn tre 100% và khăn bông, đồng thời khẳng định tầm quan trọng của việc điều chỉnh chiều cao vòng sợi để cân bằng giữa độ bền và tính năng sử dụng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ đường thể hiện mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi với các chỉ tiêu kỹ thuật như độ bền kéo đứt, độ giãn đứt, độ mao dẫn nước và độ thoáng khí, giúp trực quan hóa ảnh hưởng của thông số công nghệ này.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Điều chỉnh chiều cao vòng sợi tối ưu: Khuyến nghị điều chỉnh chiều cao vòng sợi trong khoảng 3,5 - 4,5 mm để cân bằng giữa độ bền cơ học và tính năng thấm hút, thoáng khí. Thời gian áp dụng: ngay trong quy trình sản xuất hiện tại. Chủ thể thực hiện: kỹ thuật viên và quản lý sản xuất tại nhà máy dệt.

2. Tăng cường kiểm soát sức căng sợi dọc nền và sợi dọc vòng: Đảm bảo sức căng phù hợp để tạo mặt vải đều, vòng sợi nổi đẹp, tránh giảm chất lượng khăn. Thời gian: liên tục trong quá trình vận hành máy dệt. Chủ thể: kỹ thuật vận hành máy.

3. Phát triển sản phẩm khăn tre pha bông đa dạng: Tận dụng ưu điểm của sợi tre và bông để sản xuất các dòng khăn cao cấp, đáp ứng nhu cầu thị trường về sản phẩm thân thiện môi trường và tiện nghi. Thời gian: 6-12 tháng. Chủ thể: bộ phận nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

4. Đào tạo và nâng cao nhận thức công nhân vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về công nghệ dệt khăn nổi vòng, đặc biệt là điều chỉnh chiều cao vòng sợi và các thông số liên quan để nâng cao chất lượng sản phẩm. Thời gian: định kỳ hàng năm. Chủ thể: phòng nhân sự và đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà sản xuất dệt may và khăn cao cấp: Giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm khăn tre pha bông, đáp ứng yêu cầu thị trường về sản phẩm thân thiện môi trường.

2. Chuyên gia công nghệ dệt và kỹ thuật viên vận hành máy dệt: Cung cấp kiến thức về ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi và các thông số công nghệ đến tính chất cơ lý của khăn, hỗ trợ điều chỉnh máy móc hiệu quả.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ Vật liệu Dệt-May: Là tài liệu tham khảo khoa học về nguyên liệu sợi tre, công nghệ sản xuất và ảnh hưởng các thông số dệt đến sản phẩm khăn.

4. Các doanh nghiệp phát triển sản phẩm xanh, bền vững: Hỗ trợ phát triển sản phẩm thân thiện môi trường, tận dụng nguồn nguyên liệu tái tạo nhanh như tre, góp phần giảm thiểu tác động môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Chiều cao vòng sợi ảnh hưởng như thế nào đến độ bền của khăn?
   Chiều cao vòng sợi tăng làm giảm độ bền kéo đứt và độ bền xé rách của khăn do liên kết giữa các sợi yếu đi. Ví dụ, khi chiều cao vòng tăng từ 2,5 mm lên 5,5 mm, độ bền kéo đứt giảm khoảng 28%.

2. Tại sao khăn tre pha bông được ưa chuộng hơn khăn bông truyền thống?
   Khăn tre pha bông có khả năng kháng khuẩn, khử mùi, chống tia cực tím và thân thiện môi trường. Sợi tre phát triển nhanh, không cần thuốc trừ sâu, giúp sản phẩm an toàn cho người dùng và giảm tác động môi trường.

3. Làm thế nào để điều chỉnh chiều cao vòng sợi trên máy dệt?
   Chiều cao vòng sợi được điều chỉnh bằng cách thay đổi khoảng cách dập dở (H) trên máy dệt, kết hợp với điều chỉnh sức căng sợi dọc nền và sợi dọc vòng để tạo vòng sợi đều và đẹp.

4. Ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến khả năng thấm hút nước của khăn?
   Khi chiều cao vòng sợi tăng, độ mao dẫn nước giảm do cấu trúc vòng sợi dày hơn làm giảm khả năng thấm hút. Điều này ảnh hưởng đến tính tiện nghi khi sử dụng khăn trong điều kiện nóng ẩm.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các loại khăn khác không?
   Kết quả chủ yếu áp dụng cho khăn tre pha bông dệt nổi vòng, tuy nhiên nguyên lý ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi có thể tham khảo cho các loại khăn dệt tương tự, cần điều chỉnh phù hợp với nguyên liệu và công nghệ sản xuất.

Kết luận

• Luận văn đã xác định rõ ảnh hưởng của chiều cao vòng sợi đến các tính chất cơ lý của khăn tre pha bông, trong đó chiều cao vòng sợi tăng làm tăng khối lượng và độ dày khăn nhưng giảm độ bền kéo đứt, độ bền xé rách, độ mao dẫn nước và độ thoáng khí.

• Chiều cao vòng sợi trong khoảng 3,5 - 4,5 mm được khuyến nghị để cân bằng giữa độ bền và tính năng sử dụng của khăn.

• Nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất khăn tre pha bông, hỗ trợ phát triển sản phẩm thân thiện môi trường, đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao.

• Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong điều chỉnh công nghệ dệt khăn tại các nhà máy, đồng thời làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về vật liệu dệt mới.

• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm đào tạo kỹ thuật viên, phát triển sản phẩm đa dạng và nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng các thông số công nghệ khác đến chất lượng khăn.

Hành động tiếp theo: Các doanh nghiệp và kỹ thuật viên nên áp dụng điều chỉnh chiều cao vòng sợi theo khuyến nghị để nâng cao chất lượng sản phẩm khăn tre pha bông, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng ứng dụng nguyên liệu xanh trong ngành dệt may.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu. Chương 2: Nội dung, đối tượng và phương pháp nghiên cứu. Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận. Kết luận của luận văn.

Tài liệu tham khảo. Nguyễn Hoàng Hiệp 11 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May  1. Tre là cây lưu niên thuộc nhóm cây cỏ, đây là một nguồn nguyên liệu dồi dào trên thế giới. Chiều cao của cây tre dao động trong khoảng từ 1m đến 50m và đường kính lên đến 30cm, hầu hết các loại tre đều thẳng và thân cây đều rỗng (chỉ có ít loại không rỗng), rễ hình thành các lùm cây và có sự lan tỏa.

Tre được tìm thấy nhiều ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới, các vùng khí hậu ôn hòa. Nơi có nhiều loại tre và mật độ dày nhất là ở Đông Nam Á, các hòn đảo của Ấn độ và Thái Bình Dương. Một số loài tre có ở Châu Mỹ và Châu Phi. Hiện nay có hơn 1000 loài tre trên thế giới.

Cây tre và khăn sợi tre. Thành phần cấu tạo của tre [1]. Tre thuộc họ cỏ Bambusoideae, là một lingo-xenlulo composite tự nhiên, trong đó các sợi xenlulo được bao bọc bởi nền lignin. Chiều dài trung bình của sợi tre khoảng 2mm và đường kính trung bình trong khoảng 10-20µm, khối lượng riêng 600-800 kg/m3.

Sợi tre có độ bền cao có tính chất đơn hướng. Sợi tre có hàm lượng xenlulo cao, hàm lượng lignin cao, nên là một trong những loại sợi tự nhiên có đặc tính vật lý và độ bền cơ học cao nhất. Độ cứng của tre phụ thuộc chủ yếu Nguyễn Hoàng Hiệp 12 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May vào số lượng các bó sợi và kiểu phân bố của chúng. Cấu trúc giải phẫu của tre thể hiện trên Hình 1.

Cấu trúc giải phẫu của tre. Thành phần chính của tre là xenlulo, hemixenlulo và lignin. Trong đó xenlulo và hemixenlulo chiếm khoảng 50% tổng số thành phần hóa học. Còn nếu tre ở dạng sợi thì chủ yếu là xenlulo.

Tính chất của mỗi thành phần đều góp phần vào tính chất của sợi tre. Hemixenlulo gắn liền với khả năng phân hủy sinh học, hấp thụ ẩm và phân hủy nhiệt. Lignin ổn định hơn nhưng nó lại bị phân hủy bởi tia tử ngoại. Thành phần hóa học của tre thể hiện trong Bảng 1.

Thành phần hóa học của tre.  (%) Xenlulo 46 ÷ 48 Lignin 20 ÷ 22 Pentoza 16 ÷ 17 Phần tan trong nước nóng 8 ÷ 10 Phần tan trong nước lạnh 6÷8 Độ tro 2÷3 Đường kính xơ 0,01 ÷ 0,02 mm Chiều dài xơ 2,5 ÷ 2,7 mm Nguyễn Hoàng Hiệp 13 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May Ngoài các thành phần chính trên trong tre còn có chứa một lượng nhỏ các thành phần khác như protit, nhựa, sáp và các chất màu…. * Xenlulô: được coi là một polysacarit tự nhiên, có cấu trúc mạch thẳng không phân tách và được cấu tạo từ các mắt xích cơ bản D- anhydroglucopyrano. Các mắt xích này có liên hệ với nhau qua liên kết 1,4-β- D- Glucozit.

Công thức phân tử của xenlulo là (C 6H10O5 )n hay [C6H7(OH)3]n. Công thức hóa học của Xenlulo. Trung bình mỗi phân tử xenlulo có chứa 3000 mắt xích cơ bản, đặc biệt có thể chứa tới 26.000 mắt xích cơ bản. Cấu trúc mắt xích phân tử xenlulo của tre.

* Hemixenlulo (Pentoza): Là các đường Saclozơ, cũng giống như Xenlulo nó cũng có nhiệm vụ nâng đỡ trong tường xenlulo của tre, nhưng yếu hơn do số nhóm đường chỉ có khoảng 150 đên 200 đơn vị. Theo nhiều nghiên cứu cho thấy thành phần này không thay đổi nhiều giữa các cây trưởng thành và cây mới phát triển, hoặc giữa các lớp của mặt cắt ngang của tre. Hàm lượng chủ yếu của tre là hemixenlulo hay pentasaccharose, là tên gọi chung của toàn bộ hợp chất cacbon ngoài pectin và tinh bột. Nếu so với xenlulo, thì hemixenlulo dễ bị phân giải tạo nên acid và giảm tính kiềm.

Hàm lượng hemixenlulo trong thân tre khoảng 14% - 25%. Nguyễn Hoàng Hiệp 14 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May Hình 1. Cấu trúc phân tử Hemixenluloza. * Lignin: Là các polyme của Phenyl propan, chiếm 18% đến 22% khối lượng của Xenlulo tre.

Lignin là một chất cao phân tử có cấu trúc vô định hình khác với xenlulo. Cho đến nay công thức của lignin vẫn chưa được xác định, các mắt xích của lignin không giống nhau, nhưng người ta đã kết luận rằng trong phân tử lignin có chứa các nhóm (-OH), nhóm methoxyl (-OCH3) và nhân benzene. Cấu trúc và tính chất của lignin rất khó xác định vì cấu trúc hóa học của chúng rất phức tạp. Lignin cung cấp sự vững chắc cho cây, làm cho cây có khả năng đứng thẳng, cải thiện tính bền vững, liên kết các tổ chức của tre.

Cấu trúc phân tử điển hình của Lignin. : Hàm lượng các chất vô cơ trong một loại thực vật thường được quy về hàm lượng tro, nó được đo xấp xỉ bằng lượng muối khoáng và các chất vô cơ khác trong sợi sau khi nung ở nhiệt độ 575±25 0C. Hàm lượng các chất vô cơ có thể khá cao trong các loại thực vật có chứa nhiều silica. Các cation thường gặp Nguyễn Hoàng Hiệp 15 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May trong thành phần của tro là K+, Na+, Mg2+, Ca2+ và các anion của các axit sunfuric, clohydric, photphoric, silic.

: Các chất tan trong nước có trong thành phần của tre chủ yếu là tinh bột, muối vô cơ, chất mầu, tanit…Ngoài ra trong thành phần của tre còn chứa các axit béo, sáp, nhựa và protein. Hàm lượng các chất này nhỏ và thường được xử lý loại bỏ trước khi sử dụng. Các loại tre khác nhau có thành phần các chất cũng khác nhau, trên Bảng 1.2 thể hiện thành phần các chất chính của một số loài tre. Thành phần hóa học của một số loại tre.

Ethanol - Tro Lignin Cellulo Pentoza  toluene (%) (%) (%) (%) (%) Phyllostachy 4,6 1,3 26,1 40,1 27,7 heterocycla Phyllostachys 3,4 2,0 23,8 42,3 24,1 Nigra Phyllostachys 3,4 1,9 25,3 25,3 26,5 Reticulata 1. Công nghệ sản xuất xơ, sợi tre. Phân loại xơ tre: - Xơ tre tự nhiên (Natural bamboo fiber). - Xơ tre nhân tạo (Bamboo visco fiber).

Xơ tre tự nhiên. Tre nguyên liệu được sử dụng là loại tre 4-5 năm tuổi. Đây là một loại xơ thiên nhiên, xanh, có lợi cho sức khỏe, thân thiện với môi trường. Quá trình sản xuất ra xơ chỉ sử dụng phương pháp vật lý và cơ học nên vẫn giữ được các tính chất hữu ích tự nhiên của tre.

Hình dạng và chức năng xơ tre tương tự như xơ gai dầu hay các loại xơ libe khác nhưng xơ tre mảnh và mỏng hơn Nguyễn Hoàng Hiệp 16 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May gai dầu, có tính kháng khuẩn, khử mùi và chống tia UV tốt hơn ngay cả xơ sản xuất từ bột tre (xơ tre dạng visco).  Quy trình công      tre  nhiên [2]: Quy trình công nghệ sản xuất xơ sợi tre tự nhiên được thể hiện trong Hình 1. Quy trình công nghệ sản xuất xơ, sợi tre tự nhiên. Quá trình tiền xử lý nguyên liệu thô gồm các bước: chuẩn bị nguyên liệu, tạo mảnh tre và làm ướt.

Sự phân huỷ xơ tre trải qua ít nhất 3 chu trình: nấu sôi, giặt, phân huỷ xơ. Sự định hình xơ tre bao gồm các bước: nấu sôi, tách xơ, hồi phục xơ, tách nước khỏi xơ và làm mềm xơ. Quá trình xử lý sau của xơ tre được chuyển qua xử lý gồm các bước: sấy khô, phân loại, lựa chọn, kiểm tra xơ. Xơ tre sẽ được làm mềm bằng chất làm mềm thực vật tự nhiên.

Vì vậy, xơ tre sẽ bền hơn. Vải dệt bằng loại sợi tre sẽ có tính thông thoáng tốt, mềm với khả năng kháng khuẩn mạnh thích hợp cho trang phục mùa hè. Hơn nữa, nó rất tốt cho da nhờ chức năng chống tia cực tím mạnh, khả năng cho ánh sáng đi qua vải là 0.06%, ít hơn nhiều so với cotton, gai và tơ tằm. Hơn nữa, vải còn có các tính chất tự nhiên của vải tre thô như độ thông thoáng tốt, tiện giặt và dễ sấy.8 thể hiện hình ảnh tre, xơ và sợi tre tự nhiên.

Nguyễn Hoàng Hiệp 17 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May Hình 1. Tre, xơ và sợi tre tự nhiên 1. Xơ tre nhân tạo [3]. Công nghệ và quy trình sản xuất xơ tre nhân tạo giống với quy trình sản xuất xenlulo tái sinh từ bột gỗ.

Cũng như xơ xenlulo tái sinh sản xuất từ gỗ, xơ tre dạng xenlulo tái sinh nhờ quá trình xử lý hóa học khác nhau có thể tạo ra nhiều loại xơ tre khác nhau như: visco, amoniac đồng, lyocel, axetat. Trong luận văn này, chỉ tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất xơ tre theo phương pháp viscose (nhân tạo).  Quy trình   Quá trình sản xuất xơ tre viscose gồm 4 giai đoạn: - Chế biến nguyên liệu ban đầu tạo xơ tre - chuẩn bị dung dịch kéo sợi. - Tạo hình sợi.

- Tinh chế, hoàn tất.  Quá trình tạo xơ tre Hình 1. Sơ đồ quá trình sản xuất tạo bột tre. Nguyễn Hoàng Hiệp 18 Khóa 2016B Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu Dệt-May Theo sơ đồ quá trình sản xuất tạo bột tre Hình 1.9: + Bước A: Nguyên liệu để sản xuất ra xơ tre nhân tạo là cọng tre được lấy từ các cây tre 11, 12 có tuổi trưởng thành từ 4-5 năm.

Tre được thu hoạch và lấy phần vỏ tre (cọng tre). + Bước B: Vỏ tre 10 được rửa bằng nước để loại bỏ bùn và bụi bám dính trên bề mặt. Trong công đoạn này sử dụng vòi hoa sen phun nước 13 vào để rửa, tuy nhiên, qui trình rửa này có thể được thực hiện nhờ ngâm vỏ tre trong bình nước hoặc sử dụng máy giặt. + Bước C: Sấy vỏ tre sau khi rửa sạch, máy sấy 14 sử dụng gió nóng với nhiệt độ sấy tương đối thấp (ví dụ nhiệt độ 50 đến 100 0C).

Ngoài ra, có thể sấy tự nhiên bằng cách để vỏ tre trong không khí hoặc sử dụng chân không cho quá trình sấy. + Bước D: vỏ tre 10 sau sấy được xếp song song theo cùng chiều và được phân tách bằng thiết bị shotblast (phá vỡ) 15. Ngoài shotblast 15, vỏ tre 10 có thể được phân tách một cách dễ dàng bằng cách sử dụng một máy nghiền hoặc máy đập. Vỏ tre 10 sau khi được phân tách, đập, nghiền …đã được tạo thành xơ 16 và bột 18.

+ Bước E: sử dụng rây 17 để giữ lại phần xơ tre 16 và lọc các loại bột mịn 18 (loại bột có chứa tạp chất).