NGHIÊN cứu xây DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ xử lý HOÀN tất CHO vải BÔNG BẰNG CHITOSAN ở QUY mô CÔNG NGHIỆP

DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂNBảng 1.1: Thành phần hóa học trong xơ bông Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của vải bông Bảng 3.1: Kết quả nghiên cứu độ bền kéo đứt và độ giãn đứt

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện luận văn này, dưới sự hướng dẫn nhiệt tình,động viên và khích lệ của thầy giáo TS Phạm Đức Dương về chuyên môn cũngnhư phương pháp nghiên cứu khoa học Cho đến hôm nay, em đã hoàn thành luậnvăn tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Phạm Đức Dương, các thầy, côtrong Bộ môn Vật liệu và Công nghệ Hóa dệt, Viện Dệt may Da giầy và Thờitrang, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giúp em thực hiện luận văn này

Em luôn luôn cố gắng học hỏi, trau dồi kiến thức để thực hiện và hoàn thànhluận văn này Tuy nhiên, do thời gian có hạn và bản thân còn nhiều hạn chế trongquá trình nghiên cứu, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy, cô và bạn bè

1

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan toàn bộ thí nghiệm được thực hiện tại các phòng thí nghiệmvật liệu dệt, trường Đại học Bách khoa Hà Nội Toàn bộ nội dung và kết quảnghiên cứu được trình bày trong luận văn là do tác giả nghiên cứu và tự trình bàydưới sự hướng dẫn của thầy TS Phạm Đức Dương, không sao chép của tài liệukhác

Tác giả xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về những nội dung, số liệu cũng nhưcác kết quả nghiên cứu trong luận văn

Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2015 Người thực hiện

Nguyễn Hữu Uẩn

MỤC LỤC:

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn

Lời cam đoan

Danh sách các ký hiệu và chữ viết tắt trong luận văn

Danh mục các bảng số liệu trong luận văn

Danh mục các hình vẽ và đồ thị trong luận văn

Chương I: Tổng quan về nguyên liệu, hóa chất và một số dây chuyền xử lý hoàn tấtvải ở qui mô công nghiệp

1.1 Tổng quan về chitosan

1.1.1 Khái quát về chitosan

1.1.2 Cấu trúc lý hóa của chitosan

1.1.3 Ứng dụng của chitosan

1.2 Khái quát về vải bông

1.2.1 Hình thái và thành phần hóa học của xơ bông

1.2.2 Đặc tính chung của vải bông

1.3 Một số phương pháp hoàn tất đưa chitosan lên vải bông

1.3.1 Phương pháp tận trích

1.3.2 Phương pháp ngấm ép

1.4 Khảo sát một số dây chuyền thiết bị có thể sử dụng để xử lý hoàn tất cho vải1.4.1 Dây chuyền xử lý hoàn tất tại công ty CP dệt nhuộm Dosimex

1.4.2 Dây chuyền xử lý hoàn tất tại công ty CP nhuộm Hà Nội

1.4.3 Dây chuyền xử lý hoàn tất tại công ty Hapro simex

1.4.4 Dây chuyền xử lý hoàn tất tại công ty CP Dệt lụa Nam Định

1.5 Kết luận

Chương II Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

2.2 Đối tượng nghiên cứu

- Vải sử dụng trong nghiên cứu

- Hóa chất và chất trợ sử dụng trong nghiên cứu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.4 Nội dung nghiên cứu

3

2.4.1 Nghiên cứu xây dựng qui trình CN xử lý hoàn tất vải bông bằng chitosan ở qui mô công nghiệp trên cơ sở áp dụng qui trình CN xử lý hoàn tất tại phòng thí nghiệm

2.4.2 Nghiên cứu sự thay đổi một số tính chất cơ lý của vải sau xử lý hoàn tất2.4.2.1 Độ bền đứt, độ giãn đứt

2.4.3 Nghiên cứu sự thay đổi một số tính chất tiện nghi của vải sau xử lý hoàn tất2.4.3.1 Độ thoáng khí

Chương III Kết quả nghiên cứu và bàn luận

3.1 Qui trình CN xử lý hoàn tất vải bông bằng chitosan ở qui mô công nghiệp

3.2 Kết quả kiểm tra tính chất cơ lý của vải trước và sau xử lý hoàn tất

3.2 Kết quả kiểm tra tính tiện nghi của vải sau xử lý

Kết luận của đề tài và hướng nghiên cứu tiếp theo

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂNCác chữ viết tắt:

2HG Lực trễ trượt tại góc nghiêng 0.5 độ

2HG5 Lực trễ trượt tại góc nghiêng 5 độ

AATCC The American association of textile chemists and colorists

AFNOR Association France de Nỏmalisation

ASTM American Society for Testing and Materials

BS Tiêu chuẩn Anh

BTCA butanetetracarboxylic acid

CA Axit citric

CNC cyanuric chloride

COS chito – oligosaccharide

ĐC Mẫu đối chứng (Không xử lý kháng khuẩn)

DD Mức độ deaxetylate

DMDHEU 1,3-dimethylol-4,5-dihydroxyethylene urea

DNA deoxyribonucleic acid

DP Mức độ polymer hóa

EMT Độ giãn của vải

FTIR Fourier Transform Infra Red spectroscopy

GTMAC glycidyltrimethylammonium chloride

HTAAC (N-(2-hydroxy)propyl-3-trimethyl ammonium chito-oligosaccharide)HTCC ( (2-hydroxy-3-trimethylammonium) propyl)chitosan chloride)

ISO International Organization for Standardization

LT Đặc tính kéo tuyến tính của vải

MIU Giá trị trung bình hệ số ma sát bề mặt mẫu vải

MMD Giá trị độ lệch trung bình của hệ số ma sát

MW Khối lượng phân tử

NF Tiêu chuẩn pháp

5

NMA N-methylolacrylamide

OD Mật độ quang học

OWB On weight of bath

OWF On weigh of fabric

PET polyester terphtalate

PPM Một phần triệu

RC Khả năng phục hồi biến dạng nén

RNA Ribonucleic acid

RT Phục hồi biến dạng kéo

SARS Severe acute respiratory syndrome

SEM Scanning Electronic Microscopy

SHP Natri hypophótphite

SMD Gía trị độ lệch trung bình của độ nhám bề mặt vải

To Độ dày của mẫu vải dưới áp lực 0.5cN/cm2

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

Tm Độ dày của mẫu vải dưới áp lực 50cN/cm2

UV Ultra violet

UV-VIS Ultra violet- visible

WC Năng lượng nén trên một đơn vị diện tích

WPU Wet pick-up

WT Năng lượng kéo trên một đơn vị iện tích

XL Mẫu xử lý

XLKK Xử lý kháng khuẩn

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN

Hình 1.1: Vai trò kháng khuẩn của N+

Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của

Hình 1.3: Cấu tạo hóa học của Chitosan

Hình 1.4: Hình thái cấu trúc của xơ bông

Hình 1.5: Công thức hóa học của xenlulo

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý ngấm ép chất kháng khuẩn

Hình 1.7: Bộ phận vào vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Hình 1.8: Bộ phận ngấm ép của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Hình 1.9: Bộ phận văng khổ, chỉnh canh của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Hình 1.10: Trục ren giãn biên của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Hình 1.11: Trục lông đề vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Hình 1.12: Bộ phận buống sấy-gia nhiệt của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Hình 1.13: Bộ phận ra vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Hình 2.1: Thiết bị kiểm tra đa năng AND

Hình 2.2: Thiết bị đo độ thoáng khí

Hình 2.3: Thiết bị đo độ thông hơi của vải

Hình 2.4: Thiết bị đo độ rủ của vải

DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN

Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong xơ bông

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của vải bông

Bảng 3.1: Kết quả nghiên cứu độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của vải trước và sau khi xử lý với chitosan theo hướng sợi dọc ( Phụ lục 1)

Bảng 3.2: Kết quả nghiên cứu độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của vải trước và sau khi xử lý với chitosan theo hướng sợi ngang (Phụ lục 2)

Bảng 3.3: Kết quả nghiên cứu độ thoáng khí của vải trước và vải sau khi xử lý hoàntất với chitosan (Phụ lục 2)

Bảng 3.4: Kết quả nghiên cứu độ thông hơi của vải trước khi xử lý hoàn tất với chitosan

Bảng 3.5: Kết quả nghiên cứu độ thông hơi của vải sau khi xử lý hoàn tất với chitosan

Bảng 3.6: Kết quả nghiên cứu góc hồi nhầu của vải trước khi xử lý và vải sau khi

xử lý hoàn tất với chitosan

Bảng 3.7: Kết quả nghiên cứu độ rủ của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan

Bảng 3.8: Kết quả nghiên cứu biến dạng nén của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan (Phụ lục 3)

Bảng 3.9: Kết quả nghiên cứu đặc tính bề mặt của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan (phụ lục 3)

MỞ ĐẦU

Chúng ta đang sống trong một thế giới mà các thành tựu về khoa học công nghệ được đổi mới không ngừng Các thành tựu khoa học và công nghệ đạt được khi các nhà khoa học theo đuổi để giải quyết những vấn đề nảy sinh trong cuộc sống hoặc đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Những thành công về khoa học và công nghệ trong ngành dệt may cũng không nằm ngoài qui luật đó Bên cạnh việc nâng cao và hoàn thiện chất lượng vải may mặc dân dụng thì vải may mặc có chức năng đặc biệt như kháng khuẩn, chống mùi hôi, chống tia UV…cũng đã xuất hiện và ngày càng phát triển.

Trong khoảng vài năm trở lại đây, đã liên tục xuất hiện nhiều loại bệnh dịch với phạm vi lan rộng toàn cầu như dịch SARS, dịch cúm gia cầm… khiến nhu cầu cần được bảo vệ của người tiêu dùng và những người hoạt động trong lĩnh vực y tế như: bác sỹ, nhân viên y tế…chống lại các vi khuẩn gây bệnh ngày càng tăng Hơn nữa môi trường không khí ô nhiễm kết hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta cũng là những nguyên nhân làm gia tăng dịch bệnh Đây là các lý do để sản phẩm vật liệu dệt kháng khuẩn sẽ ngày càng tăng cả về chủng loại, số lượng, chất lượng nhằm thỏa mãn nhu cầu của người tiêu dùng

Ở Việt Nam những năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm dệt may kháng khuẩn cũng tăng rất mạnh Nhưng phần lớn các sản phẩm này đều phải nhập từ nước ngoài với giá thành cao Khoảng 5 năm trở lại đây đã có một số công trình nghiên cứu về vải kháng khuẩn tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội tuy nhiên các nghiên cứu này đều phải sử dụng hóa chất kháng khuẩn nhập ngoại với giá thành cao nên vải kháng khuẩn chưa thể trở thành sản phẩm đại trà thông dụng Điều này đã và đang đặt ra một câu hỏi cho ngành dệt Việt Nam về khả năng sản xuất vật liệu dệt kháng khuẩn có giá thành phù hợp đáp ứng đông đảo nhu cầu của người tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu Đây

là vấn đề thời sự, là yêu cầu thực tế cần giải quyết.

Để bảo vệ người sử dụng chống lại vi khuẩn có hại từ bên ngoài bằng vải dệt kháng khuẩn thì trước tiên phải hiểu được cơ chế kháng khuẩn của vải với các tác nhân kháng khuẩn khác nhau, phải đánh giá đầy đủ được các tính chất của vải sau xử lý kháng khuẩn thấy được ưu nhược điểm của các loại vải kháng khuẩn để từ đó mới có thể làm chủ, phát triển dòng sản phẩm này Đây chính là lý do để thực hiện đề tài :

“ NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HOÀN TẤT CHO

VẢI BÔNG BẰNG CHITOSAN Ở QUY MÔ CÔNG NGHIỆP”

9

Chương I: Tổng quan về nguyên liệu, hóa chất và một số dây chuyền

xử lý hoàn tất vải ở qui mô công nghiệp

1.5 Tổng quan về chitosan

Chitosan là sản phẩm của quá trình deacetyl hoá chitin, khi chitin đượcdeacetyl hoá trên 60% thì nó có thể hoà tan trong dung dịch axit loãng và gọi làchitosan

Chitin có thành phần chính là vỏ của các loài giáp xác như tôm, cua, bộxương ngoài của các động vật thân mềm và côn trùng, thành tế bào của một số loàinấm Đây chính là nguyên liệu để điều chế chitosan

Chitosan được nghiên cứu khoảng 30 năm trở lại đây, được ứng dụng rộngrãi bởi có nhiều ưu điểm như: có khả năng tự phân huỷ, tính sinh học, khả năngkháng khuẩn, không độc tố, nhiều đặc tính tốt về cơ lý hoá [6]

Chitosan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: dược phẩm, y

tế, sản xuất giấy, nhuộm hoàn tất trong ngành dệt, tạo xơ, xử lý nước thải, côngnghệ sinh học, mỹ phẩm, xử lý thực phẩm và nông nghiệp

Xử lý kháng khuẩn cho vật liệu dệt sử dụng chitosan có ý nghĩa về mặt sinhthái môi trường nên có nhiều lợi thế Chitosan là một polyme sinh học tự nhiên cónhiều đặc trưng về hoá học trong đó có khả năng chuyển thành cation tự nhiên củanó

O H

Hình 1.1: Vai trò kháng khuẩn của N +

Trong công thức của chitosan có nhóm NH2 do đó khi đưa chitosan lên vải sẽtạo ra N+, khi vải tiếp xúc với vi khuẩn các ion N+ sẽ phát huy tính kháng khuẩn của

nó (hình 1.1)

Các sản phẩm dệt, đặc biệt là những sản phẩm được làm từ xơ sợi thiên nhiên

là môi trường rất thuận lợi cho vi khuẩn phát triển bởi diện tích bề mặt của vải dệtlớn và có khả năng lưu giữ độ ẩm Những năm gần đây, nhu cầu của người tiêudùng về sản phẩm dệt kháng khuẩn ngày càng tăng bởi khi đời sống được nâng lênthì nhu cầu cần được bảo vệ của con người càng được quan tâm Các nghiên cứu xử

lý hoàn tất cho vải bằng chitosan ngày càng nhiều bởi nhiều ưu điểm của loại sảnphẩm này

1.1.1 Cấu trúc lý hóa của chitosan

Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn và rất giống xenlulo

11

Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của

1 Chitin 2 Chitosan 3 CelluloseNhư hình 1.2 thì sự khác biệt duy nhất giữa chitosan và cellulose là nhómamin (-NH2) ở vị trí C-2 của Chitosan thay thế nhóm hydroxyl (-OH) ở cellulose.Chitosan tích điện dương do đó nó có khả năng liên kết hóa học với những chất tíchđiện âm như chất béo, lipid, cholesterol, protein và các đại phân tử Chitin vàchitosan rất có lợi ích về mặt thương mại cũng như là một nguồn vật chất tự nhiên

do tính chất đặc biệt của chúng như tính tương thích về mặt sinh học, khả năng hấpthụ, khả năng tạo màng và giữ các ion kim loại

Hình 1.3: Cấu tạo hóa học của ChitosanMàu của vỏ giáp xác hình thành từ hợp chất của chitin (dẫn xuất của 4-xeton và4,4’ di xeton-ß-carotene ) Bột chitosan có dạng hơi sệt trong tự nhiên và màu sắccủa nó biến đổi từ vàng nhạt đến trắng trong khi tinh bột và xenlulo lại có cấu trúcmịn và màu trắng

1.1.2 Tính chất của chitosan

Mức độ deacetyl hóa

Deacetyl hóa (DD) là tỷ lệ glucosamine đơn phân tử còn sót lại trong Chitin

Nó ảnh hưởng đến khả năng hòa tan và tính tan của Chitin Theo quy ước, Chitin

và Chitosan được phân biệt qua khả năng hòa tan của nó trong dung dịch nước hayaxit Khi Chitin được deacetyl hóa đến một mức độ nào đó nó có khả năng hòa tan

trong axit và được gọi là Chitosan Quá trình deacetyl hóa điển hình của Chitin liênquan tới phản ứng của Chitin dạng bột hoặc dạng vảy trong dung dịch NaOH 40-50% ở 100-120oC trong vài giờ để thủy phân liên kết N- acetyl Lặp lại quá trìnhtrên có thể cho giá trị deacetyl hóa lên tới 90% nhưng deacetyl hóa hoàn toànkhông bao giờ đạt được chỉ bằng quá trình deacetyl hóa không đồng nhất mà khôngthông qua biến đổi Chitosan deacetyl hóa gần 100% có thể đạt được bằng phươngpháp xử lí kiềm với dạng gel thay vì dạng bột của Chitosan.

Một số phương pháp được sử dụng để đo DD như máy quang phổ IR, UV,vòng lưỡng sắc, máy quang phổ H NMR, chuẩn độ theo điện thế, chuẩn độ theo HIPhương pháp sử dụng quang phổ hồng ngoại thường được sử dụng để thiết lập cácgiá trị mức độ acetyl hóa của chitosan Phương pháp này rất nhanh và không giốngnhững phương pháp quang phổ khác nó không đòi hỏi mẫu phải tinh chế, và khôngcần hòa tan mẫu vào dung dịch Tuy nhiên phương pháp này sử dụng đường chuẩn

do đó cách xây dựng đường chuẩn có thể ảnh hưởng đến kết quả Ngoài ra, khichuẩn bị mẫu, dụng cụ sử dụng và các điều kiện có thể ảnh hưởng đến việc phântích mẫu Khi ở mức độ acetyl hóa thấp, chitosan có khả năng hút ẩm lớn hơn khimức độ này cao do đó trước khi phân tích chitosan cần phải sấy

Khối lượng Mol phân tử (MW)

MW là thông số rất quan trọng cho các polymers tự nhiên và tổng hợp chonhững ứng dụng của chúng MW của Chitin và Chitosan phụ thuộc vào nguồn banđầu và điều kiện deacetyl hóa tưng ứng (thời gian, nồng độ NaOH, nhiệt độ).Chitosan thu được từ deacetyl hóa của Chitin có thể có MW lớn hơn 100.000 Vìvậy cần thiết phải giảm MW bằng các phương pháp hóa học nhằm có thể dễ dàngứng dụng cho dệt hoàn tất Dưới đây là ảng so sánh sự thay đổi khối lượng phân tử

và mức độ decaetyl hóa khi thay đổi thứ tự sản xuất chitosan:

MW của Chitosan được xác định bằng một số phương pháp như quang phổ

kế tán xạ ánh sáng, định màu ngấm gel và đo độ nhớt Mặc dù đo độ nhớt khônghoàn toàn là một phương pháp để xác định MW của Chitosan nhưng nó là phương

13

pháp nhanh và đơn giản nhất Độ nhớt là một nhân tố quan trọng để xác định khốilượng phân tử của chitosan Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch

có độ nhớt có độ nhớt cao Một số nhân tố trong quá trình sản xuất như mức độdeacetyl hóa, khối lượng nguyên tử, nồng độ dung dịch, độ mạnh của lực ion, pH

và nhiệt độ ảnh hưởng đến sản xuất Chitosan và tính chất của nó Ví dụ, độ nhớtcủa Chitosan tăng khi thời gian khử khoáng tăng Độ nhớt của chitosan trong dungdịch acid acetic tăng khi pH của dung dịch này giảm, tuy nhiên nó lại giảm khi pHcủa dung dịch HCl giảm, việc tăng này đưa đến định nghĩa về độ nhớt bên trongcủa chitosan, đây là một hàm phụ thuộc vào mức độ ion hóa cũng như lực ion Quátrình loại protein trong dung dịch NaOH 3% và sự khử trong quá trình khử khoánglàm giảm độ nhớt của dung dịch Chitosan thành phẩm Tương tự như vậy, độ nhớtcủa Chitosan bị ảnh hưởng đáng kể bởi các biện pháp xử lý vật lý (nghiền, gianhiệt, hấp khử trùng, siêu âm) và hóa học (xử lý bằng ozon), trừ quá trình làm lạnhthì nó sẽ giảm khi thời gian và nhiệt độ xử lý tăng Dung dịch Chitosan bảo quản ở4°C được cho là ổn định nhất

Khả năng hòa tan

Khả năng hòa tan của Chitosan rất quan trọng trong việc ứng dụng của nó

Cả Chitin và Chitosan đều không hòa tan trong nước trung tính Chitosan dễ hòatan hơn Chitin, có thể hòa tan trong dung dịch muối khoáng và các dung dịch axit

pH dưới 6,0 Các acid hữu cơ như acetic, formic và lactic thường được sử dụng đểhòa tan chitosan Thường sử dụng nhất là dung dịch Chitosan 1% tại pH 4.0.Chitosan cũng tan trong dung dịch HCl 1% nhưng không tan trong H2SO4 và

H3PO4 Dung dịch acid acetic nồng độ cao tại nhiệt độ cao có thể dẫn đếndepolymer hóa chitosan Ở pH cao, có thể xảy ra hiện tượng kết tủa hoặc đông tụnguyên nhân là do hình thành hỗn hợp poly-ion với chất keo anion

Tỉ lệ nồng độ giữa chitosan và acid rất quan trọng Ở nồng độ dung môi hữu

cơ cao hơn 50%, chitosan vẫn hoạt động như là một chất gây nhớt giúp cho dung

dịch mịn Tính tan của dung dịch bị ảnh hưởng chủ yếu bởi mức độ deacetyl hóa ,mức độ deacetyl hóa trên 85% để đạt được tính tan mong muốn.

1.6 Khái quát về vải bông

1.2.3 Hình thái và thành phần hóa học của xơ bông

Các công trình nghiên cứu về hình thái học và cấu trúc vật lý của xơ bông kháphong phú Trong các tài liệu [3,4] các tác giả đều cho rằng mỗi xơ bông là một tếbào đơn, có hình dải dẹt, có nhiều nếp xoắn, đầu gắn với hạt nhẵn, còn đầu kiakhép kín và nhọn Tiết diện ngang của xơ có hình hạt đậu, trong lõi có một rãnhnhỏ (Hình 1.4)

Về hình thái, xơ bông rất mảnh, nhẵn, mịn và rất mềm mại Xơ bông có khảnăng hút ẩm tốt (khoảng 8%) Xơ mảnh nhưng có độ bền cơ học khá cao (25-38cN/tex), độ giãn khoảng 8% Với các đặc tính quí báu này giúp cho xơ bông là loại xơđược sử dụng làm vải may mặc nhiều nhất hiện nay

Theo những số liệu nghiên cứu [3,4] đã được công bố thì thành phần chủ yếucủa xơ bông là -xenlulô chiếm từ 93  95% khối lượng xơ (tính theo lượng khôtuyệt đối) (bảng 2.1), còn nếu tính theo xơ có chứa ẩm thì hàm lượng xenlulô chỉkhoảng 85 – 88%, phần còn lại là tạp chất thiên nhiên của xơ Tuỳ thuộc vào giốngbông, điều kiện trồng trọt và thời gian thu hoạch mà thành phần xơ bông có thểthay đổi

Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong xơ bông

1.2.4 Đặc tính chung của vải bông

Vì xơ bông có thành phần chủ yếu là xenlulo nên các tính chất của vải bông gắnliền với các tính chất của xenlulo [3,4] Xenlulo có công thức hóa học là (C6H10O5)ntrong công thức (hình 1.5) có thể thấy rõ trong mỗi vòng cơ bản của đại phân tửxenlulo đều có ba nhóm hydroxyl (OH) tại các vị trí cacbon 2, 3 và 6 Chính nhữngnhóm chức này giúp cho xenlulo có khả năng hút ẩm tốt và thể hiện khả năng phảnứng tích cực trong các môi trường axit và kiềm Với tính chất này của xenlulo thìvải từ xơ sợi bông sử dụng trong may mặc có nhiều tính chất ưu việt như: mềmmại, thoáng khí, thấm hút mồ hôi, đảm bảo tính tiện nghi và đặc biệt không gây dịứng cho người mặc Bên cạnh những ưu điểm của vải bông khi sử dụng làm vảimay mặc, vải bông cũng có những nhược điểm như dễ bị vi khuẩn tấn công, dễnhàu, bị lão hóa khi xử lý ở nhiệt độ cao Khả năng giữ ẩm cao của xơ bông, kếthợp với các thành phần như prôtêin, mỡ, khoáng (bảng 2.1) có trong xơ là môitrường khá lý tưởng để vi khuẩn xâm nhập, trú ngụ và phát triển trên vải [5]

m

Hình 1.5: Công thức hóa học của xenlulo

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý ngấm ép chất kháng khuẩn

1.7 Một số phương pháp hoàn tất đưa chitosan lên vải bông

Để đưa hóa chất hoàn tất lên vải dệt đảm bảo các yêu cầu chất lượng kể trên hiệnnay người ta thường sử dụng hai phương pháp đó là phương pháp ngấm ép vàphương pháp tận trích

Các phương pháp này cũng gần giống như quá trình nhuộm để gắn thuốc nhuộmlên vải dệt Tùy vào điều kiện thiết bị và công nghệ cụ thể để có thể chọn phươngpháp nào cho phù hợp và có hiệu quả nhất

1.3.3 Phương pháp tận trích

Với phương pháp này cũng cần chuẩn bị một bể chứa dung dịch chất khángkhuẩn và các chất trợ khác Việc kiểm soát các thông số như dung tỷ (lượng dungdịch so với vải, nồng độ chất kháng khuẩn, chất trợ, pH, thời gian, nhiệt độ…sẽđảm bảo khả năng hấp phụ chất hoàn tất lên vật liệu dệt cũng như khuếch tán sâuvào bên trong cấu trúc của chúng giúp quá trình xử lý hoàn tất đạt hiệu quả caohơn Sau đó vải được đem đi giặt và sấy khô

Phương pháp này hoàn toàn có thể sử dụng các thiết bị nhuộm tận trích đểgắn hóa chất hoàn tất lên vải

17

Trên hình 1.6 là sơ đồ nguyên lý ngấm ép chất hoàn tất trong đó:

độ thích hợp để hóa chất liên kết với vải Đây cũng là phương pháp xử lý hoàn tấtphù hợp với thực tế sản xuất của ngành dệt Việt Nam

Ngoài hai phương pháp trên còn có một số phương pháp khác có thể đưa hóa chấtlên vải như phương pháp tráng phủ, phun sương… tuy nhiên các phương pháp nàykhông phù hợp và không khả thi trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam nên trong quátrình nghiên cứu đề tài sẽ không đề cập tới

1.8 Khảo sát một số dây chuyền thiết bị có thể sử dụng để xử lý hoàn tất cho vải

Để có thể xây dựng được qui trình công nghệ xử lý hoàn tất vải bông bằng chitosan

ở qui mô công nghiệp, đề tài đã tiến hành khảo sát bốn dây chuyền thiết bị xử lýhoàn tất vải tại một số doanh nghiệp Dệt may khu vực phía Bắc Trên cơ sở đó sẽquyết định lựa chọn một doanh nghiệp để tiến hành xử lý hoàn tất cho vải Sau khi

khảo sát tại các doanh nghiệp cho thấy hầu hết các doanh nghiệp đều tiến hành xử

lý hoàn tất cho các loại vải trên hệ thống thiết bị liên tục ngấm ép-văng sấy-địnhhình (thiết bị văng sấy) Mỗi doanh nghiệp lại sử dụng thiết bị xuất sứ khác nhaunhư Brucner (Đức), Cheng Fu (Đài loan), Dong Young (Hàn Quốc), Santalucia (Ý)hay thiết bị trong nước chế tạo Tuy nhiên đặc điểm chung của các hệ thống thiết bịnày đều có các bộ phận sau:

19

có bằng cao su Việc cấp dung dịch hoàn tất vào máng ngấm ép có thể được cấptrực tiếp từ bên ngoài hoặc từ bồn chứa của dây chuyền thiết bị.

Hình 1.8: Bộ phận ngấm ép của hệ thống xử lý hoàn tất vải+ Bộ phận văng khổ, chỉnh canh (Hình 1.9)

Hình 1.9: Bộ phận văng khổ, chỉnh canh của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Bộ phận này có nhiệm vụ lấy lại khổ vải theo yêu cầu công nghệ, chỉnh sợi ngangvuông góc với sợi dọc Bộ phận này gồm có một số cụm chi tiết sau:

* Xích và đường văng:

Máy có hai vòng xích chuyển động tuần hoàn vô tận trên hai đường văng, nằm trênhai mặt phẳng thẳng đứng song song với nhau Hai đĩa xích cuối máy là hai đĩaxích chủ động, hai đĩa xích đầu máy là hai đĩa xích bị động, đồng thời có thể chỉnhđược để làm căng, chùng xích nhờ một hệ thống đai ốc – vít me Mỗi vòng xích tựatrên hai đường văng một đường đi, một đường về Mỗi đường văng có hai công tắchành trình để giới hạn biên độ dao động của đường văng Đường văng làm bằngthép chịu mài mòn, làm đường trượt cho dây xích Đường văng được đặt trên giá

đỡ, có thể trượt trên khung máy Khi cần thay đổi khoảng cách miệng kẹp cho phùhợp khổ vải dùng mô tơ để quay vít me

* Miệng kẹp hoặc bàn ghim:

Có nhiệm vụ kẹp biên vải Khi dây xích chuyển động làm cho các các miệng kẹp

và bàn kim được bắt chặt trên dây xích cũng chuyển động theo Khi điều chỉnhkhoảng cách đường văng thì khoảng cách giữa dây xích cũng thay đổi và do đó sẽđiều chỉnh được khổ vải

* Trục ren giãn biên (Hình 1.10):

Hình 1.10: Trục ren giãn biên của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Đây là các cặp hệ thống trục làm nhiệm vụ vuốt phẳng mép vải, chuẩn bị cho bộphận kiểm tra biên ở phía sau làm việc được chính xác, bao gồm hai trục ren trái

21

chiều nhau, các trục được mô tơ truyền động và quay ngược chiều Các trục ren masát với phần biên của vải và kéo biên vải phẳng, tránh vải bị gấp mép, quăn mép.

* Trục lông đè vải (Hình 1.11):

Là một trục bằng kim loại, bên ngoài phủ chổi lông được truyền chuyển động nhờ

mô tơ, tốc độ dài của chổi lông được đo bằng tốc độ chuyển động của xích văng.Khi vải chuyển động đến đường văng, trục lông sẽ đè xuống mép vải, làm cho mépvải được ghim vào bàn kim trên xích văng Tốc độ của môtơ chổi lông có thể thayđổi được để điều chỉnh độ căng chùng của dây vải

Hình 1.11: Trục lông đề vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải

+ Bộ phận sấy - gia nhiệt (Hình 1.12):

Bao gồm các buồng có dạng hình hộp chữ nhật, có hai lớp vỏ, giữa hai lớp

vỏ là vật liệu cách nhiệt Giữa các buồng sấy có hai đường văng là các quạt tuầnhoàn Trên và dưới đường văng là các miệng phân phối gió nóng để sấy và gianhiệt cho vải Có thể cài đặt nhiệt độ cho từng buồng Trên mỗi nóc buồng có haicửa thoát hơi ẩm cho vải sau khi sấy khô và gia nhiệt

Hình 1.12: Bộ phận buống sấy-gia nhiệt của hệ thống xử lý hoàn tất vải+ Bộ phận ra vải (Hình 1.13):

Hình 1.13: Bộ phận ra vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải

23

Hệ thống ra vải dạng lá nhờ hai trục lăn giúp chải vải thành từng lớp trên xe đẩy đểchuyển sang bộ phận kiểm vải và đánh thành những cuộn vải thành phẩm có chiềudài theo xác định.

Bên cạnh đặc điểm chung của các hệ thống thiết bị tại các doanh nghiệp mà

đề tài đã khảo sát thì mỗi hệ thống thiết bị đều có những đặc điểm riêng cũng rấtcần thiết phải xem xét để thấy được ưu nhược điểm của từng dây chuyền cũng nhưtính khả thi trước khi quyết định lựa chọn dây chuyền sẽ triển khai cho đề tài

1.8.1 Đặc điểm hệ thống thiết bị xử lý hoàn tất tại công ty CP dệt nhuộm Dosimex

- Thiết bị Brucner do Đức sản xuất

- Thiết bị có khả năng tự động hóa cao, có thể đảm bảo chất lượng sản phẩm giacông sản phẩm

- Với hệ thống sấy sáu buồng cho phép tăng khả năng công nghệ (thời gian sấy vàgia nhiệt có thể kéo dài với cùng một tốc độ chạy máy) của thiết bị

- Chỉ có một cặp trục ép gồm hai trục nên sẽ khó khăn hơn trong việc điều chỉnhmức ép hay cần xử lý hoàn tất kép mà dung dịch ngấm ép không thể pha chung vàomột máng

- Hệ thống thiết bị phù hợp hơn khi gia công hàng dệt kim (Công đoạn ngấm épđược doanh nghiệp thực hiện trên thiết bị khác)

1.8.2 Đặc điểm hệ thống thiết bị xử lý hoàn tất tại công ty CP dệt nhuộm Hà Nội

- Thiết bi do Công ty cơ khí thành phố Hồ Chí Minh chế tạo

- Hệ thống tự động chưa cao, chất lượng sản phẩm gia công còn hạn chế

- Có ba buồng sấy, nhiệt độ gia nhiệt thấp do đó khả năng công nghệ bị hạn chế

- Chỉ có một cặp trục ép gồm hai trục, bề mặt trục cao su bị lão hóa nhiều nên rấtcứng, khả năng ngấm ép không tốt

- Giá gia công thấp, nhưng chất lượng khó ổn định

1.8.3 Đặc điểm hệ thống thiết bị xử lý hoàn tất tại công ty Haprosimex

- Thiết bị Dong Young do Hàn Quốc sản xuất

- Hệ thống tự động cao, chất lượng sản phẩm gia công đảm bảo yêu cầu

- Có bảy buồng sấy do đó đáp ứng khá tốt khả năng công nghệ

- Hệ thống trục ép còn khá tốt chất lượng gia công khá ổn định

- Hiện tại công ty ít đơn hàng sản xuất nên việc thực hiện gia công tại đây gặp khókhăn

1.4.4 Đặc điểm hệ thống thiết bị xử lý hoàn tất tại công ty CP dệt lụa Nam Định

- Thiết bị Santalucia do Ý sản xuất

- Thiết bị có khả năng tự động hóa cao, chất lượng sản phẩm gia công đảm bảo yêucầu

- Có 4 buồng sấy tốc độ máy từ 6 m/p đến 30 m/p, đáp ứng được thời gian gia nhiệt

và sấy cho yêu cầu của đơn hàng đặt ra

- Các buồng sấy được gia nhiệt độc lập theo yêu cầu công nghệ và được kiểm soátqua màn hình hiển thị

- Có hai cặp trục ép, gồm ba trục cho phép có thể ngấm ép hai lần, khả năng ngấm

ép tốt, có thể điều chỉnh lực ép từ 0 đến 10 bar nên đáp ứng khá tốt yêu cầu côngnghệ

- Hiện tại công ty đang sản xuất liên tục ba ca với nhiều đơn hàng nên việc thựchiện gia công tại đây thuận lợi

- Vấn đề về khoảng cách có thể khắc phục được

Sau khi xem xét, phân tích ưu nhược điểm cũng như tính khả thi của từng hệ thốngthiết bị và các doanh nghiệp đề tài đã quyết định triển khai thực hiện tại công ty cổphần Dệt lụa Nam Định

1.5 Kết luận

Qua phần nghiên cứu tổng quan, đề tài quyết định thực hiện:

- Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ xử lý hoàn tất cho vải bông bằngchitosan tại công ty CP dệt lụa Nam Định trên hệ thống thiết bị của hãng Santalucia

do Italia sản xuất

- So sánh đánh giá tổng hợp chất lượng của vải sau xử lý hoàn tất bằngchitosan với chất lượng vải trước khi xử lý

25

Chương II Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng được qui trình công nghệ xử lý hoàn tất cho vải bông bằngchitosan ở qui mô công nghiệp

- So sánh hiệu các tính chất cơ lý và tiện nghi của vải bông sau xử lý vàtrước khi xử lý

2.2 Đối tượng nghiên cứu

2.2.1 Vải sử dụng trong nghiên cứu

Vải bông có nguồn gốc thiên nhiên thân thiện với con người và môi trường.Vải bông chiếm tỷ lệ lớn trong ngành dệt và đặc tính cơ học của nó khá phù hợpcho sản phẩm may mặc Vải dễ giặt là và tẩy trắng Do đó có thể nói rằng lựa chọnvải bông để xử lý kháng khuẩn là phương án hợp lý phù hợp trong điều kiện ở Việtnam hiện nay cũng như sau này Hơn nữa, việc ứng dụng triển khai kết quả đạtđược vào thực tế là rất khả thi, phù hợp với thực tế sản xuất của ngành dệt ViệtNam

Vải bông được xử lý hoàn tất trong đề tài là sản phẩm công ty Cổ phần dệt lụaNam Định Vải đã qua khâu tiền xử lý như giũ hồ, nấu tẩy, kiềm bóng Các đặc tính

kỹ thuật của vải như sau: (Bảng 2.2)

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của vải bông

Thành

phần xơ Kiểu dệt

Chi số sợi(Ne)

Mật độ sợi(số sợi/inch)

Khốilượng (g/

m2)

Khổ vải(m)

* Chitosan:

Sử dụng chitosan để xử lý hoàn tất cho vải dệt có ý nghĩa về mặt sinh thái môitrường nên có nhiều lợi thế Chitosan là một polyme sinh học tự nhiên có nhiều đặctrưng về hoá học trong đó có khả năng chuyển thành cation tự nhiên của nó

Chitosan có khả năng kháng khuẩn là do có chứa N trong cấu tạo hóa học Dovậy khi đưa chitosan lên vải phải đảm bảo còn chứa các nhóm chức amin trong

công thức hóa học

Việt Nam là quốc gia với hơn 3000 km bờ biển với nguồn thủy sản phong phú

sẽ là nguồn nguyên liệu rất dồi dào để sản xuất chitosan Hiện đã có những cơ sởtrong nước đầu tư nghiên cứu để sản xuất chitosan với giá thành khoảng hai trămngàn đến năm trăm ngàn đồng một kilôgram Trên thực tế chitosan có khả năng tạomàng đã được ứng dụng trong nhiều ngành như nông nghiệp, thực phẩm, dược,được sử dụng để bảo quản hoa quả và thực phẩm Tuy nhiên chitosan chưa đượcnghiên cứu và ứng dụng nhiều trong ngành dệt tại Việt Nam Do vậy việc sử dụngchitosan sản xuất tại Việt Nam để xử lý hoàn tất cho vải ở qui mô công nghiệp sẽchủ động được nguồn nguyên liệu để sản xuất vải kháng khuẩn tại Việt Nam,không phải nhập khẩu hóa chất hoàn tất với giá thành cao từ nước ngoài

Chitosan sản xuất tại Việt Nam (hình 2.1) sử dụng trong đề tài là sản phẩmcủa Viện hóa học Việt Nam, chitosan ở dạng bột mịn với các đặc tính kỹ thuật nhưsau:

- Khối lượng phân tử khoảng: 187.000Da

- Mức độ deaxetyl hóa: 90%

27

Hình 2.1: Công thức hóa học của chitosan