Trong lĩnh vực quốc phòng vải chống cháy được sử dụng làm quần áo cho quân nhân làm việc trong môi trường tiếp xúc với vật liệu dễ cháy như trong chế tạo bom mìn…Từ những lĩnh vực cần sử
Trang 1KHOA THỜI TRANG VÀ DU LỊCH
TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ HOÀN TẤT VẢI
CHỦ ĐỀ: XỬ LÝ CHỐNG CHÁY
Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN TUẤN ANH
Sinh viên thực hiện: 1 Hoàng Thị Thu Hậu_20109137
2 Phan Thị Hoàn Mỹ_20109149
3 Nguyễn Hương Huệ_2010979
4 Trương Thị Ngọc Trinh_20109173
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2022
Trang 2MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 2
1.1 Lý do chọn đề tài 2
1.2 Đối tượng nghiên cứu 2
1.3 Phạm vi chủ đề 2
1.4 Thực trạng 2
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG 4
2.1 Khái niệm 4
2.1.1 Cháy 4
2.1.2 Xử lý chống cháy 4
2.2 Phân loại 4
2.3 Tầm quan trọng của việc xử lý hoàn tất chống cháy 4
2.4 Mục đích của xử lý hoàn tất chống cháy 4
2.5 Phương pháp và nguyên lý xử lý hoàn tất chống cháy 4
2.5.1 Phương pháp xử lý hoàn tất chống cháy 4
2.5.2 Nguyên lý 5
2.6 Hoá chất xử lý chống cháy 6
2.6.1 Hóa chất hoàn tất chống cháy không bền 6
2.6.2 Hóa chất chống cháy nửa bền 7
2.6.3 Hóa chất hoàn tất chống cháy bền 7
2.6.4 Một số hoá chất khác 7
2.7 Thiết bị xử lý chống cháy 8
2.8 Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý chống cháy 9
2.9 Tính ứng dụng xử lý chống cháy 11
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 14
3.1 Kết luận 14
3.2 Kiến nghị 14
TÀI LIỆU THAM KHẢO 16
PHỤ LỤC 17
Trang 3CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp dệt hiện nay đã và đang phát triển mạnh mẽ, sản phẩm dệt may không những phục vụ cho may mặc mà còn dùng cho các mục đích kỹ thuật, công nghiệp khác Các mặt hàng dệt may rất đa dạng và phong phú Qua quá trình tìm hiểu về vải hạn chế cháy và vật liệu dệt đa chức năng trên thị trường thế giới và Việt nam, có thể nhận thấy rằng nhu cầu sử dụng mặt hàng này đang tăng cao Đây cũng là hướng đi mới nhằm đáp ứng cho nhiều lĩnh vực như phòng cháy chữa cháy, bảo hộ lao động, dân dụng, trang trí nội thất
Trong dân sự vải chống cháy được dùng trong trang trí nội thất nhà riêng, công sở rạp hát như rèm, thảm, vải bọc lót Trong công nghiệp vải chống cháy được sử dụng cho may quần áo bảo hộ lao động cho công nhân luyện kim, gốm sứ, quần áo bảo vệ cho công
an phòng cháy chữa cháy Trong lĩnh vực quốc phòng vải chống cháy được sử dụng làm quần áo cho quân nhân làm việc trong môi trường tiếp xúc với vật liệu dễ cháy như trong chế tạo bom mìn…Từ những lĩnh vực cần sử dụng vải chống cháy, cũng như việc phòng cháy chữa cháy, người ta thấy rằng dùng vật liệu dệt chống cháy có khả năng phòng cháy rất hữu hiệu Ở nước ta hiện nay việc nghiên cứu xử lý hoàn tất chống cháy chưa được phổ biến và phát triển Trước nhu cầu trong nước cũng như xuất khẩu việc nghiên cứu xử lý hoàn tất chống cháy là cần thiết
1.2 Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu xử lý hoàn tất chống cháy cho vải bông dệt thoi
1.3 Phạm vi chủ đề
- Phương pháp và nguyên lý xử lý hoàn tất chống cháy
- Các vật liệu và hóa chất, thiết bị xử lý hoàn tất chống cháy
- Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý hoàn tất chống cháy
- Đánh giá hiệu quả, tính ứng dụng của xử lý hoàn tất chống cháy
1.4 Thực trạng
Hàng năm có đến hàng chục nghìn vụ hoả hoạn có nguyên nhân xuất phát từ vật liệu dệt Ngoài những thiệt hại về vật chất còn có thiệt hại về người Nhiều vụ hoả hoạn đã làm
tử vong hàng trăm, hàng nghìn người, ngoài ra còn gây bỏng Điều đó cho thấy nguy cơ hoả hoạn, đặc biệt từ vật liệu dệt cần được phòng tránh để giảm thiểu nguy cơ gây cháy Tuy nhiên các trang phục chống cháy trên thị trường hầu hết đều phải nhập ngoại Theo ước tính nhu cầu vải chống cháy cần khoảng trên 200.000 mét vải/năm Đây là nhu cầu vải chỉ tính riêng cho may các loại quần áo bảo vệ chống cháy, ngoài ra nó còn mở ra hướng ứng dụng vải có tính bền nhiệt cao cho một số lĩnh vực khác như bảo hộ lao động
Trang 4cho đối tượng tiếp xúc nhiệt độ cao, làm việc trong nhà máy luyện kim, hàn, cơ khí Việc nghiên cứu xử lý hoàn tất chống cháy trong nước là bước đi đầu tiên tiến tới tự sản xuất trang phục chống cháy trong nước Việc tự may trang phục chống cháy trong nước góp phần chủ động nguồn cung vải, phù hợp với kích thước người Việt Nam
Trang 5CHƯƠNG 2: NỘI DUNG
2.1 Khái niệm
2.1.1 Cháy
Cháy được định nghĩa là quá trình oxy hoá mãnh liệt dưới tác dụng của nhiệt và oxy không khí Trong quá trình cháy vật liệu sẽ bị nhiệt huỷ để chuyển thành vật liệu phân tử thấp thể khí, nước và tro Khi đã ở thể khí thì dễ bắt lửa, dễ cháy và toả ra nhiệt lớn do phản ứng cháy tạo nên làm quá trình cháy mạnh mẽ hơn và lan truyền ra xung quanh
2.1.2 Xử lý chống cháy
Các quá trình xử lý chống cháy bản chất là tạo cho vật liệu dệt khả năng cháy chậm
- fire retardant Khả năng chống cháy của vật liệu phụ thuộc bản chất của vật liệu và quá trình xử lý vật liệu sau đó
Khả năng chống cháy của sự vật còn được xác định dựa trên chỉ số LOI qua đó thì thấy được chỉ số này càng lớn thì càng khó bắt cháy
2.2 Phân loại
Có 3 loại xử lý chống cháy là:
- Xử lý chống cháy không bền
- Xử lý chống cháy nửa bền
- Xử lý chống cháy bền
2.3 Tầm quan trọng của việc xử lý hoàn tất chống cháy
- Bảo vệ người mặc tránh bị bỏng nhiệt trên cơ thể hoặc hạn chế tổn thương trong quá trình cứu hộ cứu nạn, chữa cháy
- Hạn chế, ngăn chặn sức nóng của bức xạ nhiệt cho công nhân trong các lò luyện gang thép, lò nướng
- Có thể được sử dụng như một thiết bị phòng cháy chữa cháy cho gia đình, dùng để thoát nạn trong các đám cháy nhỏ
- Vải chống cháy còn có thể được may thành những tấm bạt cách nhiệt cho máy móc loại lớn, che chắn những tia lửa bắn ra từ các máy hàn, máy cắt
2.4 Mục đích của xử lý hoàn tất chống cháy
Nhằm tạo ra các loại vải chậm cháy hoặc không bị cháy dùng trong một số lĩnh vực
kỹ thuật phòng cháy chữa cháy, may quần áo chuyên dụng, quần áo chống tàn thuốc lá và các sản phẩm nội thất như phông rèm…
2.5 Phương pháp và nguyên lý xử lý hoàn tất chống cháy
2.5.1 Phương pháp xử lý hoàn tất chống cháy
Trang 6Hiện nay có các phương pháp sau để sản xuất vải chịu nhiệt, chống cháy:
Sản xuất vải chống cháy từ các xơ dệt khó bắt lửa như aramit (nomex), từ sợi PVC biến tính, PES biến tính cộng với phụ gia chống cháy (SnO3, Na2B4O7 )
Sản xuất vải chịu nhiệt, chống cháy bằng cách hoàn tất:
- Xử lý chống cháy không bền: cho vải bông được biết tới hơn 2000 năm trước dựa trên các chất tan trong nước như borax, acid boric, ammonia sulfate, diamonia phosphate dùng cho vải không giặt thường xuyên (hoặc nạp lại sau mỗi lần giặt) Các chất này ít gây ảnh hưởng đến các tính chất khác của vải , dễ kiếm, rẻ tiền… tuy nhiên nó lại dễ bị tan trong nước Ứng dụng lớn nhất của xử lý này cho vải trang trí nội thất (rèm cửa, màn, phông nhà hát)
- Xử lý chống cháy nửa bền: có công nghệ không khác nhiều chống cháy bền chỉ khác hóa chất sử dụng và giá cả Các chất này chịu đựng khoảng 15 lần giặt như các chất ure, acid phosphoric ….thích hợp cho các sản phẩm ứng dụng như vải trải giường, vải phủ nệm, vải bọc
- Xử lý chống cháy bền: chủ đạo của chống cháy hàng dệt dựa theo nguyên lý:
• Loại trừ oxy bằng cách phân cách nhiên liệu (xơ và khí sinh ra cháy được) khỏi chất oxy hóa (oxy không khí ), sự cháy sẽ duy trì và tắt Nguyên nhân là do chất chống cháy (HCl,CL2, HBr) sinh ra lượng lớn khí không cháy khi nhiệt phân Các chất này được gọi là chất chống cháy pha hơi hoạt động trên mọi vật liệu không phụ thuộc bản chất của vật liệu
• Biến đổi quá trình nhiệt phân: theo nguyên tắc giảm nhiệt cháy (Tự tắt) dùng cho cellulose hoặc len
• Sử dụng acid lewis xúc tác hỗ trợ ngoại trừ nước: bằng cách chuyển khả năng nhiệt phân của cellulose sinh khí dễ cháy thành khả năng sinh than khó cháy hơn nhiều
• Chất chống cháy là muối và oxide kim loại như titan, Zircon có thể cắt đứt phản ứng dây chuyền của nhiệt
• Một số cách tiếp cận chống cháy khác như chống cháy cho vải bông bằng hợp chất oxide kim loại và hydrocardon chlo hóa tạo chất kết dính, dùng nhựa polymer có khả năng tạo liên kết ngang giúp bền cấu trúc xơ hơn, dùng hóa chất
có liên kết cộng hóa trị với cellulose khiến xơ tăng độ bền với nhiệt độ,…
2.5.2 Nguyên lý
2.5.2.1 Nguyên lý sinh ra cháy
Khi bắt lửa, vật liệu sẽ được cấp nhiệt và phản ứng phân hủy polymer bắt đầu xảy ra Sản phẩm khí phân hủy polymer khuếch tán tới bề mặt vải và nhả trực tiếp vào khí quyển Khí sinh ra có khả năng cháy trộn với khí oxy ngoài không khí khiến sự cháy bắt đầu xảy
ra Trong quá trình cháy, nhiệt không mất đi do đối lưu hoặc bức xạ mà polymer tạo ra các sản phẩm có vai trò tăng cường sự cháy hoặc duy trì sự cháy như tạo thành khói và hơi
Trang 7Quá trình cháy sẽ xảy ra nếu lượng khí sinh ra đủ lớn hoặc có sẵn oxy Nếu sản phẩm nào đó sinh ra trong quá trình phân hủy polymer có thể làm loãng phần khí có khả năng cháy hoặc tạo ra một lớp áo trơ bền nhiệt hoặc thu nhiệt của dòng khí cần thiết để duy trì
sự cháy , chúng sẽ có tác dụng làm chậm cháy
2.5.2.2 Nguyên lý xử lý hoàn tất chống cháy
Trừ một số loại xơ có khả năng tự tắt như xơ len, xơ khoáng hoặc được biến tính bằng phương pháp vật lý, hoá học, hoặc hoá chất chống cháy Còn đa số các polymer dùng trong ngành dệt đều cháy Nguyên lý chung để xử lý chống cháy cho vài là làm giảm khả năng bắt lửa của vật liệu khi tiếp xúc với ngọn lửa Người ta đưa lên vải những hợp chất làm giảm điểm bốc cháy, làm cho vải chịu nhiệt hơn, làm giảm nhiệt sinh ra trong quá trình cháy Khi cháy năng lượng cần thiết để duy trì sự cháy là lượng nhiệt cần thiết cho phản ứng cháy và năng lượng toả ra môi trường xung quanh Để chống cháy hay làm chậm cháy người ta đưa những hoá chất mà khi cháy nó phân huỷ thoát ra những khí có tác dụng dập lửa ví dụ:
(NH4)2SO4
𝑡°
→ NH4+N2+H2O+NH4HSO3, hoặc là chúng chảy ra làm ngăn cán ngọn lửa lan truyền như các muối Na3PO4, MgSiO3 …
2.6 Hoá chất xử lý chống cháy
Các loại hóa chất xử lý chống cháy phải phù hợp với điều kiện thí nghiệm, sản xuất đồng thời phải dễ kiếm, giá thành hạ và không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và tính tiện nghi
Hóa chất chống cháy phải đảm bảo tính chậm cháy cho sản phẩm, đảm bảo sau quá trình giặt ướt hoặc giặt khô, độ bền kéo đứt, độ rũ, cảm giác sờ tay, Hiện nay việc xử lý làm chậm cháy vải bông mới chỉ dừng ở phạm vi hẹp Các hóa chất nếu đảm bảo các yêu cầu trên thì sẽ làm đa dạng hóa mặt hàng không những trong ngành đặc thù mà còn ứng dụng nhiều trong các sản phẩm dân dụng
Về nghiên cứu có nhiều hóa chất xử lý hoàn tất có khả năng làm chậm cháy cho vải Mỗi loại đều có những đặc trưng riêng Vì vậy có thể chia thành các nhóm hóa chất chính như sau:
- Hóa chất hoàn tất chống cháy không bền
- Hóa chất hoàn tất chống cháy nửa bền
- Hóa chất hoàn tất chống cháy bền
- Các hợp chất hỗn hợp có khả năng chống cháy
2.6.1 Hóa chất hoàn tất chống cháy không bền
Người ta sử dụng các dung dịch muối tan trong nước như amoni, muối vô cơ
Ví dụ: (NH4)2SO4, NH4Cl, (NH4)2CO2, Na3PO4, Na2WO4.H2O, Có thể dùng phương pháp ngâm tẩm, cán ép Các hóa chất này khi nằm trên vải gặp nhiệt độ cao, những muối
Trang 8này thu nhiệt chảy ra thành mảng mỏng hoặc phân hủy và thoát ra các khí không cháy ngăn ngọn lửa bén vào vật liệu và dập lửa
Ví dụ: 3(NH4)2SO4
𝑡°
→ NH3+N2+3H2O+3NH4HSO3
Các khí này làm giảm tỉ lệ oxi ở điểm vải tiếp xúc với môi trường xung quanh làm cho lửa không lan truyền được Tuy nhiên khi sử dụng hóa chất này hiệu quả sử dụng không được lâu, sau giặt vài lần sẽ mất đi Chỉ dùng cho những sản phẩm ít khi giặt như rèm cửa,
2.6.2 Hóa chất chống cháy nửa bền
Đây là những chế phẩm trong đó có chứa các chất phụ gia chống cháy và nhựa polyme Sau đó vải được ngấm ép dung dịch này, rồi tiến hành sấy khô, gia nhiệt ở nhiệt
độ 150 – 160°C Ở nhiệt độ cao những hợp chất tiền polyme chuyển thành hoàn chỉnh gắn chặt phụ gia vào vải Sản phẩm sau khi xử lý tương đối bền với giặt từ 10 – 15 lần giặt hiệu quả sẽ mất dần
2.6.3 Hóa chất hoàn tất chống cháy bền
Những loại hóa chất này có khả năng chống cháy cho vải và giữ tính chống cháy sau nhiều lần giặt (50 lần hoặc hơn nữa) Những loại hóa chất này được coi là bền vững khi xử
lý cho vải như oxit kim loại, chất xử lý chống cháy THPC (tetra hydroxymetyl photpho clorua), hay các hợp chất photpho, nitơ,
Những hợp chất này gắn lên vải bằng cách xuyên thấm, phản ứng polymer hóa, đồng trùng hợp Loại hợp chất này hiện nay được nhiều hãng chế tạo, được sử dụng phổ biến với các tên thương mại khác nhau
2.6.4 Một số hoá chất khác
2.6.4.1 Hoá chất hạn chế cháy FR-CP
Hiện nay nước ta chưa sản xuất được hoá chất để xử lý hoàn tất chống cháy, loại hoá chất này còn phải nhập khẩu của nước ngoài Để đạt được mục tiêu đề ra, luận văn đã sử dụng chất hạn chế cháy là (Flame Retardant FR-CP) chất chống cháy do Vimin Chemical Industrial Co., Ltd sản xuất và giới thiệu để hoàn tất chống cháy cho vải dệt từ xơ bông và xenlulo tái sinh Tỷ trọng ở 200c khoảng 1,25g/cm3 Có hàm lượng vào khoảng 80%, ở dạng dung dịch lỏng nhớt có màu vàng nhạt Có thể ổn định khoảng 18 tháng trong kho lạnh Cũng có thể dùng kết hợp với hồ hoàn tất khác Phạm vi áp dụng của loại hoá chất này được giới thiệu dùng cho xử lý hoàn tất vải dệt từ xơ bông và xenlulo tái sinh Yêu cầu của vải xử lý là phải có khả năng hấp phụ tốt, không có kiềm và tạp chất Tuỳ theo yêu cầu cũng như từng loại vải mà lượng FR-CP phải được phủ đều bề mặt, để tạo liên kết bền vững với vải có thể kết hợp với chất tạo liên kết ngang, ngoài ra kết hợp với hoá chất khác trong quá trình xử lý hoàn tất để cải thiện các tính chất khác của vải như khả năng chống thấm, chống nhàu, làm mềm Tuy hãng này không cho biết công thức hoá học cụ thể, nhưng theo giới thiệu thì nó thuộc loại hợp chất THPC (tetra hydroxymetyl photpho clorua)
Trang 92.6.4.2 Chất tạo liên kết ngang (Crosskiner S200)
Crosskiner S200 ở dạng dung dịch có màu vàng Đây là một loại nhựa có khả năng tạo liên kết ngang giữa hoá chất và vải, làm tăng độ bền trong quá trình sử dụng, đặc biệt đối với giặt Crosskiner S200 được đưa vào thành phần dung dịch hoàn tất chống cháy còn nhằm mục đích kết hợp hoàn tất tránh làm ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của vải đồng thời làm cho vải cứng hơn, ổn định kích thước, ít nhàu hơn Ngoài ra trong chất tạo liên kết ngang chứa một tỷ lệ nitơ, nó sẽ tạo với THPC hợp chất hữu cơ có đồng thời chứa photpho
và nitơ có tác dụng làm chậm cháy
2.6.4.3 Chất làm mềm (Silicon PS18)
Chất làm mềm này được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như làm mềm, thấm nước, chất làm giảm bọt tuỳ theo hệ số n Loại chất làm mềm được sử dụng ở đây là loại nhũ tương có màu trắng đục Chất này có tác dụng chính là làm cho vải mềm mại, cảm giác sờ tay dễ chịu, khắc phục điểm cứng của vải khi hoàn tất chống cháy
2.7 Thiết bị xử lý chống cháy
Máy Stenter là một trong những thiết bị trong hệ thống thiết bị hoàn tất vải có thể sử dụng trước hoặc sau nhuộm hoặc in, đặc biệt máy có bộ phận máng ngấm ép (padding) hoặc phun (spraying) Bộ phận này dùng để ngấm ép (padders) hoặc phun (sprayer) nước, hoá chất vào vải trước khi vải đi vào máy Hóa chất áp dụng tùy theo đơn công nghệ xử lý,
có thể là hóa chất xử lý chống cháy (Fire Resistant); Chống bám bẩn (Stain release, Soil release); Chống vi khuẩn (Anti Microbial); Chống tĩnh điện (Anti static)…Một số máy của Châu Âu sản xuất có bộ phận phun thay vì ngấm ép, bộ phận này có thể điều chỉnh phun bao nhiêu phần trăm hóa chất vào vải, và cũng có thể chỉ cài đặt để phun một mặt trên hoặc mặt dưới vải
Hình 1: Máy Stenter
Máy sấy SDL D398: Sau khi ngấm ép mẫu được đưa sang máy sấy văng để sấy khô
và gia nhiệt
Trang 102.8 Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý chống cháy
Các loại sợ, vải đang dùng để may mặc, vải dùng trong kỹ thuật, vải dùng trong mục đích dân dụng như trang trí nội thất, đều là vật liệu polymer Câu trúc và thành phần hoá học của các loại vật liệu dệt có khác nhau Bởi vậy nên độ bền nhiệt cũng như khả năng bắt lửa cũng có khác nhau Điều này phụ thuộc vào cấu tạo phân tử của mạch polymer, phụ thuộc vào độ dài mạch, lực liên kết giữa các mạch, thành phần nguyên tố cấu tạo nên vật liệu dệt, cấu trúc vật lý (vùng tinh thể, vô định hình của vật liệu dệt) Như vậy dưới tác dụng của nguồn nhiệt, độ bền nhiệt của vật liệu dệt khác nhau, có vật liệu bị cháy, có loại khó cháy hoặc không cháy Dựa vào đặc điểm này mà người ta sử dụng vật liệu dệt vào những mục đích khác nhau như ngành luyện kim, phòng cháy chữa cháy, trang trí nội thất
Có thể chia vật liệu dệt theo khả năng bắt lửa, có 3 loại:
- Loại dễ bắt lửa đây là loại polymer không nhiệt dẻo, khi bắt lửa không chảy mềm
mà cháy ngay trong không khí khi tiếp xúc với ngọn lửa như các loại vải dệt từ xơ bông lanh, xenlulo tái sinh (viteco , vocell )
- Loại vật liệu khó bắt lửa đây là loại khó bắt lửa, chịu nhiệt, vật liệu có thể tự tắt khi không tiếp xúc với ngọn lửa ví dụ như vải dệt từ xơ len, tơ tằm, PA, PES, aramit,
- Loại không cháy không bắt lửa như các loại từ xe amiang , sợi thủy tinh, basal Ngoài ra đặc điểm cháy của vật liệu dệt còn phụ thuộc vào các thông số khác như thành phần hóa học, cấu trúc kiểu dệt, môi trường xảy ra cháy Nếu theo thành phần hóa học thì
xơ sợi nào có thành phần nguyên tố C, H, O thì dễ cháy Còn nếu trong thành phần hóa học
mà chứa nguyên tố N, S thì khó cháy hơn Vì khi cháy thoát ra khí N2, NH3, H2S các khí này không duy trì sự cháy Quá trình cháy xảy ra khi có oxy Trong thành phần không khí
có 21 % là oxy , còn lại là các khí khác (CO2 , N2, NH3, ) Vì vậy nếu vật liệu cháy trong môi trường giàu O2 sẽ dễ dàng cháy hơn
Khi xem xét khả năng cháy của vật liệu dệt thì hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến
sự cháy là nhiệt cháy và tính chất nhiệt của vật liệt
Hình 2: Máy sấy SDL D398
