Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ nhuộm và xử lý hoàn tất cho vải dệt kim pha cuprammoniumpolyester

Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ chất điện ly, chất trợ, môi trường nhuộm… đến khả năng tận trích thuốc nhuộm hoạt tính trên vải dệt kim pha Cupro/PET .... Kết quả thí nghiệm ảnh hư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được

sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô Viện Dệt May - Da giày

& Thời trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến quí thầy cô Viện Dệt May - Da giày & Thời trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình dạy bảo cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phạm Đức Dương đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học

Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn quí anh, chị và ban lãnh đạo Viện Dệt May – Tập Đoàn Dệt May Việt Nam, Công ty TNHH SX TM DV TV Hưng Phát, Công ty

Cổ phần Dệt Kim Vinatex đã tạo điều kiện cho tôi triển khai tiền xử lý, nhuộm và hoàn tất vải phục vụ cho luận văn

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình

và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn

Hà Nội, tháng 02 năm 2017

Học viên

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Nguyễn Đức Hóa, học viên cao học lớp 15BVLDM.KH, chuyên ngành Công nghệ Vật liệu Dệt may, khoá 2015B Tôi xin cam đoan luận văn thạc

sĩ ‘‘Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ nhuộm và xử lý hoàn tất cho vải

dệt kim pha Cuprammonium Rayon/Polyester’’ là công trình nghiên cứu của cá

nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm và dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ: Phạm Đức Dương, số liệu nghiên cứu thu được từ thực nghiệm và không sao chép từ bất cứ công trình nghiên cứu của tác giả khác nào

Học viên

Nguyễn Đức Hóa

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

LỜI CAM ĐOAN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 7

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 9

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ 10

MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN CUPRO VÀ POLYESTER 17

1.1 Xơ, sợi Cupro 17

1.2 Xơ, sợi polyester 23

1.3 Các tính chất của Cupro pha polyester 29

1.4 Tình hình sản xuất xơ, sợi trên thế giới 30

1.5 Vải dệt kim đan ngang 33

1.6 Thuốc nhuộm và công nghệ nhuộm cho polyester 37

1.6.1 Đặc điểm thuốc nhuộm phân tán và các phương pháp nhuộm cho polyester bằng thuốc nhuộm phân tán 37

1.6.2 Phương pháp nhuộm sử dụng chất tải 38

1.6.3 Phương pháp nhuộm nhiệt độ cao 38

1.6.4 Phương pháp nhuộm liên tục 40

1.7 Thuốc nhuộm và công nghệ nhuộm cho Cupro 40

Thuốc nhuộm hoạt tính 40

1.8 Quy trình, công nghệ sản xuất vải dệt kim từ chất liệu Cupro pha Polyester 44

1.8.1 Văng sấy định hình (ổn định nhiệt) 44

1.8.2 Tiền xử lý (Nấu giặt) 46

1.8.3 Nhuộm màu 47

1.8.4 Hoàn tất vải 48

1.9 Một số nghiên cứu về công nghệ sản xuất vải Cupro và polyester 50

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 63

CHƯƠNG 2 : ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 64

2.1 Mục đích nghiên cứu: 64

2.2 Đối tượng nghiên cứu 64

2.3 Phạm vi nghiên cứu 65

2.4 Phương pháp nghiên cứu 66

2.5 Nội dung nghiên cứu 66

2.5.1 Xây dựng qui trình công nghệ tiền xử lý cho vải dệt kim pha Cupro/PETcài spandex quy mô phòng thí nghiệm 67

2.5.2 Lựa chọn thuốc nhuộm để nhuộm cho vải Cupro/Polyester 70

2.5.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ chất điện ly, chất trợ, môi trường nhuộm… đến khả năng tận trích thuốc nhuộm hoạt tính trên vải dệt kim pha Cupro/PET 73

2.5.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly đến khả năng tận trích thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 74

2.5.3.3 Ảnh hưởng của kiềm đến độ sâu màu (độ đậm màu) thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 74

2.5.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm đến khả năng tận trích thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 75

2.5.4 Thí nghiệm mẫu nhỏ cho mặt hàng lựa chọn 75

2.4.5 Xây dựng qui trình công nghệ xử lý hoàn tất cho vải dệt kim pha Cupro/PET 79

2.4.5.1 Lựa chọn hồ mềm phù hợp cho hoàn tất vải dệt kim pha Cupro/PET 79

2.4.5.2 Qui trình công nghệ xử lý hoàn tất cho vải dệt kim pha Cupro/PET 80

2.4.5.3 Ảnh hưởng của nồng độ hồ mềm tới tính tiện nghi của vải 80

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 81

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 82

3.1 Các bước công nghệ chính sản xuất vải dệt kim từ chất liệu Cupro pha

Polyester có cài spandex như sau: 82

3.2 Kết quả thí nghiệm văng định hình vải 83

3.3 Kết quả thí nghiệm tiền xử lý 83

3.4 Kết quả thí nghiệm lựa chọn thuốc nhuộm để nhuộm cho vải Cupro/Polyester84 3.5 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ chất điện ly, chất trợ, môi trường nhuộm… đến khả năng tận trích thuốc nhuộm hoạt tính trên vải dệt kim pha Cupro/PET 89

3.5.1 Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% đến khả năng tận trích thuốc nhuộm trên vải dệt kim pha Cupro/PET 89

3.5.2 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly đến khả năng tận trích thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 90

3.5.3 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của kiềm đến độ sâu màu (độ đậm màu) thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 92

3.5.4 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm đến khả năng tận trích thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 93

3.6 Lựa chọn đơn nhuộm và quy trình nhuộm vải Cupro pha Polyester màu Blue/Navy: 94

3.7 Kết quả và đánh giá chất lượng vải sau hồ mềm một số chỉ tiêu: 95

3.7.1 Ảnh hưởng của nồng độ chất hồ mềm tới độ thoáng khí của vải sau xử lý 96

3.7.2 Ảnh hưởng của nồng độ chất hồ mềm tới độ mềm rủ của vải sau xử lý 97

3.7.3 Ảnh hưởng của nồng độ chất hồ mềm tới độ thông hơi của vải sau xử lý 98

3.7.4 Ảnh hưởng của nồng độ chất hồ mềm tới độ mao dẫn của vải 99

3.7.5 Ảnh hưởng của số chu trình giặt đến độ mao dẫn của vải sau khi xử lý hồ mềm 100

KẾT LUẬN 102

HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PET, PES: Polyester

Cupro: Cuprammonium Rayon

TNHT: Thuốc nhuộm hoạt tính

TNPT: Thuốc nhuộm phân tán

TNTT: Thuốc nhuộm trực tiếp

TNLH:Thuốc nhuộm lưu hóa

TNHN: Thuốc nhuộm hoàn nguyên

CE: bông – Elastane

LE: Lyocell – Elastane

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Một số tính chất của xơ polyester 27

Bảng 1.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ định hình đến độ bền và ổn định của vải 50 Bảng 1.3: Các đơn nhuộm thí nghiệm 52

Bảng 1.4: Thông số công nghệ nhuộm 53

Bảng1.5: Kết quả độ bền màu giặt của vải sau nhuộm một máng và hai máng 54

Bảng 1.6: Kết quả độ bền màu ma sát của vải sau nhuộm một máng và hai máng 54

Bảng 1.7: Thông số nhuộm 56

Bảng 1.8: Thông số nhuộm công nghệ nhuộm 60

Bảng 1.9: Ảnh hưởng của các điều kiện nhuộm đến độ bền màu 62

Bảng 2.1: Thông số vải mộc 64

Bảng 2.2: Thông số định hình thí nghiệm trong phòng thí nghiệm 68

Bảng 2.3: Đơn tiền xử lý thí nghiệm của ba phương án 69

Bảng 2.4: Đơn nhuộm 1(lựa chọn thuốc nhuộm cho thành phần Cupro) 70

Bảng 2.5: Đơn nhuộm 2 (lựa chọn thuốc nhuộm cho thành phần Polyester) 72 Bảng 2.6: Đơn nhuộm ở các nồng độ thuốc nhuộm khác nhau 74

Bảng 2.7: Đơn nhuộm ở các nồng độ chất điện ly khác nhau 74

Bảng 2.8: Đơn nhuộm ở các nồng độ Na2CO3 khác nhau 75

Bảng 2.9: Đơn nhuộm ở các nhiệt độ khác nhau 75

Bảng 2.10: Đơn nhuộm cho thành phần Polyester màu Blue 76

Bảng 2.11: Đơn nhuộm cho thành phần Cupro màu Navy 77

Bảng 2.12: Đơn hồ thí nghiệm 80

Bảng 2.13: Đơn hồ thí nghiệm tại các nồng độ khác nhau 80

Bảng 3.1: Chất lượng vải sau tiền xử lý 83

Bảng 3.2: Độ tận trích của thuốc nhuộm hoạt tính trên chất thành phần xơ Cupro 84Bảng 3.3: Độ tận trích của thuốc nhuộm phân tán trên chất thành phần xơ Polyester 87Bảng 3.4: Độ tận trích của thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% 89Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly đến độ tận trích của thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% 91Bảng 3.6: Độ tận bắt màu của thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% 92Bảng 3.7: Độ tận trích của thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% ở các nhiệt độ khác nhau 93Bảng 3.8: Đơn nhuộm cho phối màu Blue/Navy 94Bảng 3.9: Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu của vải sau hồ mềm 95

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Quy trình sản xuất xơ, sợi Cupro 18

Hình 1.2: Công thức cấu tạo hóa học của xơ Cupro 20

Hình 1.3: Mặt cắt ngang của sợi Cupro và một số xơ khác 21

Hình 1.4: Công thức cấu tạo hóa học của polyester 24

Hình1.5: Phân loại vải dệt kim 34

Hình1.6: Cấu trúc vải Single 35

Hình1.7: Cấu trúc vải Lacoste 36

Hình1.8: Cấu trúc vải Rib 1x1 36

Hình 1.9: Quy trình nhuộm phân tán 39

Hình 1.11: Độ bền màu giặt của vải sau nhuộm một máng và hai máng 54

Hình 1.12: Độ bền màu ma sát của vải sau nhuộm một máng và hai máng 55

Hình 1.13: Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm và nhiệt độ nhuộm đến K/S với nồng độ muối 20 g/l và kiềm là 5 g/l 58

Hình1.14: Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm và nhiệt độ nhuộm đến K/S với nồng độ muối 30 g/l và kiềm là 80 g/l 59

Hình 1.15: Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm và nhiệt độ nhuộm đến K/S với nồng độ muối 40 g/l và kiềm là 10 g/l 59

Hình 1.16: Độ tận trích của thuốc nhuộm (a) ở các nhiệt độ nhuộm khác nhau, (b) ở nồng độ muối khác nhau 61

Hình 1.17: Độ tận trích của thuốc nhuộm (a) ở nồng độ NaOH khác nhau, (b) thời gian nhuộm khác nhau 61

Hình 2.1: Quy trình tiền xử lý 1 69

Hình 2.2: Quy trình nhuộm hoạt tính cho thành phần Cupro 71

Hình 2.3: Quy trình nhuộm và giặt cho thành phần polyester 73

Hình 2.4: Quy trình nhuộm màu Blue cho thành phần polyester 77

Hình 2.5: Quy trình nhuộm hoạt tính màu Navy cho thành phần Cupro 78

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1: Khả năng hút ẩm và nhả ẩm của xơ Cupro 21

Biểu đồ 1.2: Thử nghiệm kích thích ma sát 22

Biểu đồ 1.3: Khả năng hấp thụ thuốc nhuộm và mức độ bão hòa 22

Biểu đồ 1.4: Sản lượng một số xơ dệt trên thế giới từ năm 1980 đến năm 2015 và dự báo tới năm 2025 30

Biểu đồ 1.5: Tỷ trọng các loại xơ tiêu thụ năm 2015 31

Biểu đồ 1.6: Sản lượng sợi Polyester filament của từng quốc gia trên thế giới từ năm 1980 đến năm 2015 và dự báo tới năm 2025 32

Biểu đồ 1.7: Sản lượng sợi polyester cắt ngắn của từng quốc gia trên thế giới từ năm 1980 đến năm 2015 và dự báo tới năm 2025 33

Biểu đồ 3.1: Biểu đồ tận trích thuốc nhuộm Sumifix Spra 85

Biểu đồ 3.2: Biểu đồ tận trích thuốc nhuộm Drimazen 85

Biểu đồ 3.3: Biểu đồ tận trích thuốc nhuộm Dianix 88

Biểu đồ 3.4: Biểu đồ tận trích của thuốc nhuộm Foron 88

Biểu đồ 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ thuốc nhuộm đến khả năng tận trích 90

Biểu đồ 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly đến khả năng tận trích thuốc nhuộm 91

Biểu đồ 3.7: Ảnh hưởng của kiềm đến độ sâu màu (độ đậm màu) thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 92

Biểu đồ 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm đến khả năng tận trích thuốc nhuộm Sumifix Supra Blue BRF 150% trên vải dệt kim pha Cupro/PET 94

Biểu đồ 3.9: Kết quả đo độ thoáng khí của vải trước và sau xử lý hồ mềm ở các nồng độ khác nhau 96

Biểu đồ 3.10 : Kết quả đo độ mềm rủ của vải trước và sau xử lý hồ mềm ở các nồng độ khác nhau 97 Biểu đồ 3.11: Kết quả đo độ thông hơi của vải trước và sau xử lý hồ mềm ở các

Biểu đồ 3.12: Kết quả đo độ mao dẫn của vải trước và sau xử lý hồ mềm ở các nồng

độ khác nhau 99 Biểu đồ 3.13: Kết quả đo độ mao dẫn của vải sau khi hồ mềm và sau các chu trình giặt 100

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam tham gia vào các Hiệp định Mậu dịch tự do (FTA) song phương hay đa phương đã mở ra nhiều cơ hội xuất khẩu dệt may vào các thị trường tiêu thụ lớn như Mỹ, EU, Nhật Bản v.v về khía cạnh tiếp cận thị trường, cung cấp thông tin đầy đủ và minh bạch hơn Phần lớn các rào cản thuế quan và phi thuế quan đã dần dần được dỡ bỏ theo các điều khoản trong các Hiệp định được ký kết, nhưng hàng dệt may xuất khẩu Việt Nam vẫn phải đối mặt với các yêu cầu về môi trường, về trách nhiệm xã hội mà các thị trường đó đặt ra

Năm 2015 Việt Nam xuất khẩu dệt may với kim ngạch xuất khẩu đạt 27,5 tỷ USD, năm 2016 kim ngạch xuất khẩu ước đạt khoảng 28,3 tỷ USD trở thành một trong những ngành kinh tế trụ cột Tuy vậy, lĩnh vực dệt không đáp ứng đủ nhu cầu vải cho may xuất khẩu do không đáp ứng chất lượng và giá cả Do vậy mà các nhà máy may hàng xuất khẩu phải nhập vải trị giá tới hơn 9,5 tỷ USD từ Trung Quốc, Hàn Quốc, Đài Loan v.v, để lấp đầy khoảng trống này dẫn tới giá trị gia tăng của hàng may xuất khẩu không cao

Để hỗ trợ ngành dệt may đón đầu cơ hội tăng trưởng mới, ngày 14-3-2008, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành quyết định số 36/2008/QĐ-TTg về việc phê duyệt Chiến lược phát triển ngành công nghiệp Dệt may đến năm 2015, định hướng đến năm 2020 với quan điểm ngành Dệt may phát triển nhanh, bền vững và hiệu quả bằng cách mở rộng thị trường nội địa và lấy xuất khẩu làm định hướng cho phát triển của ngành, trong đó, tập trung giải pháp đầu tư sản xuất xơ sợi, vải để nâng cao tỷ lệ nội địa hóa các sản phẩm dệt may

Tuy nhiên, việc phát triển sản xuất vải đặc biệt là lĩnh vực dệt nhuộm tạo ra các mặt hàng chất lượng khá và cao cấp tại các doanh nghiệp Việt Nam vẫn chưa đáp ứng được về chất lượng đặc biệt là giá thành, để nâng cao được chất lượng và giảm giá thành sản phẩm cán bộ kỹ thuật phải làm chủ được công nghệ, làm chủ được thiết bị và hiểu được các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm Trong công nghệ dệt nói chung và công nghệ nhuộm và hoàn tất nói riêng

việc xây dựng được quy trình công nghệ phù hợp cho từng mặt hàng đặc biệt là những mặt hàng mới và nhạy cảm đóng vai trò quyết định đến năng suất và chất lượng sản phẩm

Cho đến nay đã có một số công trình nghiên cứu và xây dựng quy trình công nghệ sản xuất vải dệt kim từ sợi Cupro pha nylon, Cupro pha cotton, polyester pha bông và pha viscose và vải dệt thoi từ sợi Cupro Tuy nhiên, quy trình công nghệ xử

lý ướt và hoàn tất vải kệt kim từ sợi Cupro pha polyester và spandex thì chưa có công trình nghiên cứu nào được công bố

Vì vậy đề tài ‘‘Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ nhuộm và xử lý

hoàn tất cho vải dệt kim pha Cuprammonium Rayon/Polyester’’ được thực hiện

nhằm xây dựng quy trình công nghệ nhuộm và xử lý hoàn tất cho vải Polyester pha Cupro đồng thời tìm ra một số yếu tố công nghệ chính ảnh hưởng tới khả năng tận trích của thuốc nhuộm và độ mềm mại của sản phẩm để làm tài liệu tham khảo cho các nhà nhà máy có nhu cầu làm chủ công nghệ sản xuất mặt hàng này

2 Lịch sử nghiên cứu

Xơ, sợi Cupro đã được nghiên cứu và sản xuất từ cuối thế kỷ thứ 19 với nhiều tính năng khác biệt so với viscose thông thường như bóng đẹp, mịn màng thân thiện với da, sang trọng, độ bền đặc biệt là độ bền ướt cao hơn viscose Nhiều nhà khoa học, nhà kỹ thuật đã và đang nghiên cứu ứng dụng nguyên liệu Cupro pha trộn với một số loại xơ, sợi khác như xơ bông, xơ tre, nylon, polyester…để tạo ra các mặt hàng dệt may cao cấp, chúng không chỉ được thiết kế các mặt hàng dệt thoi

mà còn cả dệt kim [4, 7, 8, 9, 10] Các nghiên cứu này mới đưa ra quy trình công nghệ xử lý ướt và hoàn tất vải Cupro pha nylon sử dụng cặp thuốc nhuộm hoạt tính/axit để nhuộm, quy trình công nghệ sản xuất vải dệt thoi từ chất liệu Cupro 100%, quy trình công nghệ xử lý ướt và hoàn tất vải dệt kim từ chất liệu Cupro/bông –spandex

Bên cạnh đó, polyester đã được nghiên cứu và tổng hợp ở những năm 30 của thế kỷ 19, cho tới nay polyester đã có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo ra các dạng polyester biến tính cơ học, hóa học để tạo ra các loại polyester có những đặc

tính mới như thấm hút tốt, khô nhanh, kháng tia cực tím, kháng khuẩn nhằm hạn chế nhược điểm vốn có của polyester truyền thống Chúng đã được ứng dụng rộng dãi trong các ngành công nghiệp khác nhau đặc biệt là trong công nghiệp dệt may Chúng đã được các nhà kỹ thuật dệt may đã sử dụng chúng để thiết kế, sản xuất ra các sản phẩm dệt may chất liệu 100%, polyester pha bông, len, viscose…[1, 2, 11,

14, 15, 18, 23]

Tuy nhiên, cho đến nay chưa có một nghiên cứu nào công bố quy trình công nghệ sản xuất vải dệt kim từ chất liệu Cupro pha polyester và các yếu tố công nghệ nhuộm ảnh hưởng tới khả năng bắt màu thuốc nhuộm của Cupro

Ở nước ta, thông tin về nguyên liệu Cupro vẫn còn ít, chưa có công trình nghiên cứu nào công bố về công nghệ sản xuất vải Cupro và Cupro pha bông, polyester

3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn

Mục đích nghiên cứu:

Nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ xử lý ướt và hoàn tất vải dệt kim

từ sợi Cupro pha Polyester và spandex, ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ nhuộm đến khả năng tận trích của thuốc nhuộm và ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ hoàn tất đến một số tính chất cơ lý của vải

Đối tượng nghiên cứu:

- Vải dệt kim đan ngang, kiểu dệt Single Jersey, chất liệu polyester pha Cuprammoium có cài sợi Spandex Thành phần: Polyester 38%, Cupro 57%, Spandex 5%

- Hóa chất tiền xử lý, nhuộm và hoàn tất

- Thuốc nhuộm phân tán và thuốc nhuộm hoạt tính

Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu quy trình công nghệ tiền xử lý, nhuộm và hoàn tất vải dệt kim

đan ngang từ chất liệu Cupro pha Polyester và spandex

Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ nhuộm bằng thuốc nhuộm hoạt tính ảnh

hưởng đến độ tận trích thuốc nhuộm lên thành phần Cupro, từ đó tìm ra công nghệ

nhuộm tối ưu cho thành phần Cupro

Nghiên cứu ảnh hưởng của hồ mềm tới tính tiện nghi của vải dệt kim chất

liệu Cupro pha Polyester và spandex

4 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản:

Khảo cứu tài liệu về xơ, sợi Cupro và polyester ứng dụng của chúng trong

công nghiệp nói chung và công nghiệp dệt may nói riêng, các công trình nghiên cứu

về công nghệ sản xuất xơ, sợi và vải từ các chất liệu đó

Xây dựng quy trình công nghệ xử lý ướt và hoàn tất vải dệt kim từ chất liệu Cupro pha Polyester và spandex

Bằng phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm tìm ra các thông số công nghệ tối ưu cho các bước tiền định hình, nấu, nhuộm và hoàn tất vải từ chất liệu Cuprammoium pha polyester và spandex

Từ kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm tiến hành sản xuất thử nghiệm trên thiết bị công nghiệp

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu lý thuyết:

+ Tài liệu về các nguyên liệu Cupro và Polyester

+ Tài liệu về hóa chất, thuốc nhuộm dùng để hoàn tất vải Cupro pha polyester

+ Tài liệu về thiết bị dệt, nhuộm và hoàn tất vải Cupro pha polyester

- Nghiên cứu thực nghiệm:

+ Nghiên cứu độ tận trích và tốc độ tận trích của mỗi loại thuốc nhuộm; độ tương hợp các thuốc nhuộm trong cùng một nhóm và các nhóm thuốc nhuộm trên chất liệu Cupro và polyester trên thiết bị Dyemax Từ đó lựa chọn được loại thuốc nhuộm, nhiệt độ nhuộm, thời gian nhuộm, quy trình nhuộm phù hợp cho từng chất liệu

+ Thực nghiệm dệt, nhuộm và hoàn tất mẫu nhỏ, thí nghiệm các chỉ tiêu hóa

lý, phân tích, đánh giá các kết quả, lựa chọn phương pháp, công nghệ tối ưu

Dùng phần mềm Exel 6.0 để xử lý số liệu và tìm điều kiện tối ưu cho quá trình nhuộm và hoàn tất vải dệt kim từ sợi Cupro pha Polyester và spandex

Đánh giá khả năng tận trích của thuốc nhuộm trên vải bằng phần mềm Dyemax của thiết bị máy nhuộm Mathis

Đo màu, khảo sát khả năng lên màu của các mẫu vải sau nhuộm theo tiêu chuẩn ISO 105-J01: 1997

Đánh giá độ bền màu với quá trình giặt của các mẫu vải nhuộm theo tiêu chuẩn ISO 105-C01, C03

Đánh giá một số tính chất tiện nghi của vải: độ thông thoáng theo tiêu chuẩn ISO 9237: 1995, hệ số rủ theo tiêu chuẩn NF G07-109, độ thông hơi theo tiêu chuẩn UNI 4818-26, và độ mao dẫn theo tiêu chuẩn (AATCC 197 - 2013)

Có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế trên quy mô công nghiệp

Luận văn nghiên cứu gồm 3 phần:

Chương 1: Tổng quan Cupro và polyester

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Kết luận của luận văn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CUPRO VÀ POLYESTER 1.1 Xơ, sợi Cupro [4, 5, 6 , 7]

Cupro đã được nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm thành công vào cuối thế

Xơ, sợi Cupro được chứng nhận “Eco Mark” là sản phẩm dệt may sinh thái phiên bản 2, vì nó sử dụng 100% xơ không sử dụng được sợi không sử dụng làm nguyên liệu Chứng nhận Eco Mark do Hiệp hội Môi trường Nhật Bản (JEA) cấp đồng thời xơ, sợi Cupro đạt được tiêu chuẩn Oeko – Tex 100 [7]

Quy trình sản xuất xơ, sợi Cupro đến nay đã đạt được quy trình sản xuất sinh thái, chúng được sản xuất độc quyền bởi Asahi Kasei Công ty Asahi Kasei đã được cấp chứng chỉ ISO 14001[7]

Cupro đã đứng trước thử thách của thời gian trong hơn tám thập kỷ, đến nay chất lượng của Cupro đã được chấp nhận ở nhiều thị trường khó tính trên thế giới và

nó vẫn tiếp tục phát triển và mang đến sự tiện nghi cho người sử dụng và an toàn

Quy trình sản xuất sợi Cupro Rayon

Hình 1.1: Quy trình sản xuất xơ, sợi Cupro [26]

Giống như Viscose Rayon, Cupro cũng là một sợi Cellulose tái sinh, xơ bông ngắn bao quanh hạt bông được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất Cupro

Dung dịch Ammoni oxit đồng cũng được biết đến như là dung dịch cuprammonium hydroxit Dung dịch Cuprammonium hydroxide là một dung môi hòa tan Cellulose Khi dung dịch Cellulose trong Cuprammonium hydroxide được pha loãng với nước hoặc xử lý bằng axit sunfuric loãng, Cellulose được tái sinh hoặc tái tạo Bằng cách sử dụng một vòi phun, sợi Cellulose tái sinh được tạo ra

Sản xuất xơ cupro Rayon qua hai giai đoạn:

- Xử lý cơ học

Xử lý cơ học

Xơ bông trong các kiện ở trạng thái nén cao được nới lỏng để loại bỏ các tạp chất cơ học như cát bụi, hạt bông còn sót…

Xử lý hóa học

Các kiện xơ sau khi được xử lý cơ học được nấu sôi dưới áp lực trong vài giờ

chất béo tự nhiên có trong xơ bông được hòa tan do tác động của nhiệt độ, áp suất của dung dịch Na2CO3 được loại bỏ khỏi xơ bông

Hòa tan Cellulose

Khi tiến hành hòa tan dung dịch sunfat đồng hydrat hóa trong 300-400 lít nước rồi đổ vào bể ở nhiệt độ bình thường rồi khuấy Sau đó cũng bổ sung một lượng đường bằng natri hydroxyt để tạo ra đồng hydroxit

Bổ sung xơ bông nền dạng lơ lửng (dạng huyền phù) trong nước vào hỗn hợp trên để tạo thành Cellulose đồng

Lọc Cellulose đồng được để loại bỏ triệt để chất lỏng, bụi đất và hòa tan trong dung dịch amoniac trong nước

Dung dịch kéo sợi

Thêm vào dung dịch Cupro Cellulose một số hợp chất để được dung dịch kéo sợi phù hợp, các hợp chất này bao gồm glycerine, glucoza, axit tartaric, axit citric, axit oxalic, có thể đường …

Kéo giãn

Trong quá trình kéo sợi, dung dịch Cupro Cellulose được đi ra qua vòi phun vào dung dịch axit sunfuric dưới dạng các xơ có đường kính lớn sau đó chúng được kéo giãn (kéo dài) để sợi có chi số mong muốn

Tính chất của Cupro Rayon

Công thức cấu tạo hóa học của xơ Cupro như sau:

Hình 1.2: Công thức cấu tạo hóa học của xơ Cupro

Cupro là 100% tự nhiên được sản xuất từ bông phế - lớp xơ ngắn bao phủ quanh hạt quả bông

Ngoại quan: Xơ Cupro có mặt cắt ngang là hình dạng tròn đều, bóng, đẹp

Độ bền khô: 1,6 – 2,6 cN/dtex (viscose 1,5 – 2 cN/dtex)

Giãn khô: 10-17 %

Độ bền ướt: 1–1,7 cN/dtex (viscose 0,7–1,1cN/dtex)

Giãn ướt: 17-23 %

Khối lượng riêng: 1,50 g/cm3

Các tính chất nhiệt: xơ bị yếu đi khi bị làm nóng ở nhiệt độ trên 1500C

Hàm ẩm: 11 – 13,5%, Cupro có hàm ẩm cao

Quản lý ẩm: Cupro có tính chất cố hữu là thẩm thấu rất tốt, truyền ẩm khá

nhanh, khô nhanh

Độ bền với hoá chất:

- Axit: Cupro bị tổn thương thậm trí bị phá hủy hoàn toàn bởi axit mạnh Tuy nhiên, nó ít bị ảnh hưởng bởi các axit yếu Do đó cần lưu ý trong quá trình tẩy nhuộm và hoàn tất

- Kiềm: Cupro tương đối bền trong môi trường kiềm yếu nhưng bị tổn thương trong môi trường kiềm mạnh

- Tác nhân tẩy trắng: Cupro bị tổn thương bởi các chất oxy hóa mạnh

Cupro ngoài những tính chất tương tự như viscose thông thường được nêu ở trên, nhờ Cupro được sản xuất theo phương pháp đặc biệt và tạo ra cấu trúc tròn đều nên chúng có những tính chất ưu việt vượt trội so với viscose thường (độ bền cao hơn, độ bóng cao hơn…) Mặt cắt ngang của Cupro và một số xơ khác như hình 1.3:

Hình 1.3: Mặt cắt ngang của sợi Cupro và một số xơ khác [7]

Khả năng hút ẩm và nhả ẩm: Xơ Cupro có khả năng hút ẩm cao và nhả ẩm

cao (Biểu đồ 1.1)

Biểu đồ 1.1: Khả năng hút ẩm và nhả ẩm của xơ Cupro (Nguồn: Asahi Kasei) Kích thích ma sát: Thử nghiệm kích thích ma sát vải dệt kim trên da của Cupro nhỏ hơn nhiều so với viscose thường và cotton (Biểu đồ 1.2) Nhờ đặc tính

này tạo ra cảm giác thoải mái, dễ chịu khi vải tiếp xúc với da

Biểu đồ 1.2: Thử nghiệm kích thích ma sát (Nguồn: Asahi Kasei)

Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm: Xơ, sợi Cupro có khả năng hấp thụ thuốc

nhuộm cao hơn so với xơ, sợi viscose thường và cao hơn nhiều so với cotton (biểu

Cupro không chỉ dùng để sản xuất các mặt hàng dệt kim mà còn cả các mặt hàng dệt thoi trong đó sản xuất ra những mặt hàng dệt kim là chủ yếu Qua thu thập thông tin và mẫu vải trên thị trường thì vải dệt kim có các thông số chính sau:

+ Chi số sợi trong dải Ne 60/1 đến Ne 30/1

giãn

(50/50), Visco/Cupro (50/50)

Ứng dụng của xơ, sợi Cupro trong dệt may để thiết kế [7]:

- Quần áo mặc ngoài

Xơ Cupro có tính năng ưu việt như xơ tự nhiên và cho cảm thấy dễ chịu khi tiếp xúc với da Chúng đáp ứng được yêu cầu từ thanh lịch, giản dị

- Quần áo mặc trong (quần áo lót)

Tính tiện nghi là quan trọng nhất trong hàng may mặc đặc biệt là sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với da Cupro cho cảm giác dễ chịu cho người mặc với sự tếp xúc nhẹ nhàng, quản lý ẩm tốt và hoàn toàn tự nhiên

- Quần áo thể thao

Cupro đặc tính tuyệt vời rất phù hợp cho trang phục thể thao Các đặc tính đó

là mát khi trời nóng và thấm hút tốt

- Trang phục truyền thống

- Lĩnh vực khác: Với đặc tính mềm mại, thoải mái, chất lượng tốt, thanh lịch

sợi Cupro dùng thiết kế các ga trải giường, nội thất và rất nhiều các ứng dụng khác đòi hỏi chất lượng và tính thanh lịch cao Sản phẩm thân thiện với con người và môi trường

1.2 Xơ, sợi polyester [1, 2, 14, 15, 18]

Quá trình phát triển

Khoảng năm 1930, W.H.Carothers và đồng sự ở viện Duponts đã tổng hợp được polyester dựa trên phản ứng ngưng tụ đa phân tử Xơ polyester đầu tiên được tổng hợp dựa trên phương pháp kéo nguội không được sử dụng trong công nghiệp dệt do nhiệt độ nóng chảy thấp ngoài ra nó còn dễ tan trong một số dung môi thông thường

Năm 1941 J.R.Whinfield và J.T.Dickson tổng hợp được một loại polyester mới từ acid terephthalic và một số rượu hai chức Loại xơ mới này có nhiệt độ nóng chảy cao, các tính chất của nó vượt trội nên bắt đầu được ứng dụng trong công nghiệp dệt với tên gọi là Terylene

Kể từ đó rất nhiều xơ polyester mới được tổng hợp và được đưa ngay vào sản xuất từ nguyên liệu ban đầu là acid terephthalic Các chủng loại xơ polyester càng ngày đa dạng với sự phát triển của ngành công nghiệp hóa chất, trong đó các loại xơ polyester được sản xuất với sản lượng cao nhất là: Polyethylene terephthalate, poly 1-4 butylene terephthalate, poly 1-4 bis cyclohexane terephthalate

Cấu trúc hóa học của polyester (Polyethylene terephthalate) như sau:

Hình 1.4: Công thức cấu tạo hóa học của polyester

Bằng cách đưa các rượu thơm hai chức thay thế cho các rượu hai chức mạch thẳng, người ta đã sản xuất được các xơ polyester có các đơn vị cấu trúc chỉ chứa những vòng thơm Những xơ này tạo thành họ polyacrylate, được sản xuất bằng phương pháp kéo nóng chảy sau đó được ủ ở nhiệt độ gần với nhiệt độ nóng chảy

để làm tăng mật độ pha tinh thể Do chúng có khả năng hình thành pha tinh thể ở trạng thái lỏng nên mật độ pha tinh thể trong xơ rất cao, xơ có các tính chất cơ lý ưu việt hơn hẳn các polyester thông thường Phần lớn các polyester là polymer đồng trùng hợp

Sau khi chế tạo được nhựa PET, việc sản xuất sợi PES được thực hiện bằng

hình thành các sợi tơ, tiếp theo sợi được làm nguội và kéo giãn Việc kéo giãn nhằm

PET sắp xếp lại cho trật tự hơn, định hướng lớn hơn so với trục sợi và hình thành các miền tinh thể để tăng độ bền cho sợi

Sợi PES truyền thống tuy có độ bền cơ lý cao nhưng lại khó hút ẩm, kém thoáng khí làm cho tính chất sử dụng của sợi không cao là vì: do hai monome để tạo thành mạch PET là axít terephtalic và etylenglycol (có trường hợp dùng butylenglycol) kết hợp với nhau theo 1 trình tự luân phiên lắp đi lắp lại đều đặn và

có tính chất đối xứng cao làm cho các khâu đơn giản (unit polyester) của mạch kém linh động, khó quay tự do nên sợi PES cứng

Trong mạch phân tử của PET có các vòng thơm (nhân benzen) ở khâu kéo giãn để tăng mảnh khi sợi đang còn ở trạng thái dẻo, các nhân benzen này chưa bão hòa hóa trị, lại nằm trên mạch ở những khoảng cách gần bằng nhau nên chúng tự sắp xếp lại sao cho mặt phẳng nhân thơm của các mạch nằm song song với nhau Như vậy chúng sẽ có điều kiện nằm sát nhau nhất và phát sinh được lực tương tác mạnh nhất Đây chính là lý do làm cho sợi PES có độ bền cơ học cao nhưng đồng thời nó làm cho xơ sợi bị cứng

Việc kéo giãn trong quá trình sản xuất nhằm làm tăng độ mảnh của xơ sợi còn dẫn đến làm thay đổi cấu trúc của nó Khi các mạch PET được sắp xếp chặt chẽ

và kết bó với nhau thì cũng hình thành những vùng có cấu trúc tinh thể Sợi PET truyền thống thường có tỷ lệ tinh thể cao đến 70%, chỉ có khoảng 30% có cấu trúc

vô định hình Đây cũng chính là một trong những nguyên nhân làm cho sợi cứng khó hút ẩm và khó nhuộm

Những nghiên cứu gần đây còn cho biết sợi polyester truyền thống có cấu trúc vỏ lõi, phần lõi bên trong có cấu trúc chặt chẽ hơn, kích thước và mao quản đều nhỏ hơn ở lớp vỏ ngoài Lớp vỏ ngoài có cấu trúc xốp hơn Đây có thể là do hệ quả của quá trình kéo giãn tạo nên

Khác với các xơ sợi thiên nhiên, mạch đại phân tử của PET không chứa các nhóm có cực và ưa nước, mỗi mạch chỉ có một nhóm -COOH và một nhóm -OH ở

2 đầu, con số này quá nhỏ và không đáng kể so với cả mạch dài có khối lượng M =

20000  40000 Phần lớn khối lượng của PET là những đoạn mạch hydorocacbon nối liền với nhau bằng liên kết este:

chính vì vậy mà sợi PES có hàm ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn rất thấp (0,4%)

với chỉ tiêu này của nước (72,8 dyne/cm) nên các mặt hàng vải PES khó thấm nước, thuộc về loại kỵ nước (hydrophobic)

Tính chất xơ polyester

Tính chất cơ lý

Xơ polyester có đô ̣ bền cơ ho ̣c cao, ở tra ̣ng thái ướt xơ không bi ̣ giảm đô ̣ bền

cơ ho ̣c Độ bền đứt ướt so với độ bền đứt khô: 90 – 95% (độ bền đứt khô: 30 – 40g/tex)

Xơ polyester có khả năng chống biến da ̣ng và giữ nếp, song do kém bền với

ma sát nên ít được sử du ̣ng trong dê ̣t kim, găng tay và bít tất Sau khi vò nhàu nhiều lần xơ polyester có khả năng phu ̣c hồi la ̣i tra ̣ng thái ban đầu Vì vâ ̣y người ta thường pha trô ̣n nó với các loa ̣i xơ khác dễ nhàu như xơ bông và viscose để ta ̣o loa ̣i vải pha như: PET/CO, PET/VISCOSE…

Xơ polyester có khối lượng riêng d=1.38g/cm3, xơ khó trương nở trong nước, khó thoát mồ hôi, khó nhuô ̣m Người ta chỉ nhuô ̣m polyester với thuốc nhuộm phân tán ở nhiê ̣t đô ̣ cao 1300C hoă ̣c 1000C có chất tải là chính

Polyester là loa ̣i xơ nhiê ̣t dẻo, đô ̣ bền nhiê ̣t vươ ̣t xa các loa ̣i xơ thiên nhiên và

đa số các loa ̣i xơ hoá ho ̣c khác Ở nhiệt độ 2650C xơ mớ i bắt đầu bi ̣ mềm và ở nhiệt

độ 2800C xơ bi ̣ nóng chảy và phân huỷ

Do hàm ẩm thấp nên xơ polyester có khả năng cách điê ̣n cao Nhưng đồng thời cũng dễ tích điê ̣n nên gây khó khăn trong quá trình dê ̣t Các thông số vật lý khác: Độ mảnh thông thường: 1,3 den, Độ hồi ẩm: 0,3%, Độ hút ẩm kém: 0,4 – 0,5% (điều kiện tiêu chuẩn)

(  C  O  ) O

Bảng 1.1: Một số tính chất của xơ polyester

định

Xơ ổn định

Xơ giả len thường

Ảnh hưởng của acid

Xơ polyester tương đối bền với tác dụng của axit, hầu hết các axit hữu cơ và

vô cơ với nồng độ không cao lắm ở nhiệt độ thường đều không gây ảnh hưởng gì đến độ bền của xơ, chỉ ở nhiệt độ trên 700C với nồng độ axit cao (H2SO4 > 70%, HNO3 >60%) thì xơ polyester mới bị phá huỷ từng bộ phận

Ảnh hưởng của bazơ

Xơ Polyester kém bền với tác dụng của kiềm, khi đun sôi lâu trong dung dịch xút 1%, xơ polyester đã bị thuỷ phân Nó hoàn toàn bị phá huỷ khi gia công bằng

ở nhiệt độ thường cũng bị phá huỷ mạnh, còn ở nhiệt độ sôi nó sẽ hoàn toàn bị phá huỷ Sở dĩ xơ polyester kém bền với kiềm là vì trong mạch đại phân tử của chúng

có chứa các nhóm este dễ bị thuỷ phân

Ảnh hưởng của chất khử và oxi hoá

Xơ polyester tương đối bền với chất khử và oxi hoá (Hidro peroxit, natrihypocloit và natri hidrosunfit chỉ gây hư hại nhẹ cho polyester)

Ví dụ: Khi gia công bằng dung dịch NaClO có nồng độ ClO hoạt động 5g/l với PH= 7-10 Ở nhiệt độ thường trong vòng 1 tuần lễ độ bền của xơ giảm không

đáng kể, hoặc khi chịu tác dụng của dung dịch chất khử của dung dịch Na2S2O4trong vòng 3 ngày độ bền của xơ vẫn không thay đổi

Ảnh hưởng của dung môi

Xơ polyester rất bền với các dung môi thường trong giặt và tẩy mỡ (chứa Hidrocacbon và Clo như Benzen, toluene, acetone, cloetan, rượu tetraclorua cacbon) Tuy nhiên không bền với các dung môi chứa oxi

Độ bền với tác dụng của nhiệt và ánh sáng

Do trong phân tử của polyester có chứa nhân thơm nên khả năng bền với nhiệt vượt xa so với các loại sợi khác Dưới tác dụng của ánh sáng polyester cũng bị giảm độ bền đặc biệt là khi chịu tia sáng có bước sóng ngắn 300 – 330 micromet

Độ bền với vi sinh vật

Polyester bền với vi sinh vật

Khả năng nhuộm màu của polyester

Xơ polyester chứa ít nhóm ưa nước, lại có cấu trúc chặt chẽ do đó xơ polyester có hàm ẩm thấp, làm cho polyester có khả năng cách điện cao, dễ tích điện gây khó khăn trong quá trình dệt

Mạch đại phân tử của polyester thể hiện tính bất đối xứng cao giữa chiều

do, các nhóm ester còn liên hợp với nhân thơm nên có độ phân cực lớn Những đặc điểm trên làm cho polyester rất đều đặn, ít gấp khúc, không phân nhánh và có độ định hướng cao, làm cho xơ khó nhuộm hoặc những loại thuốc nhuộm có tính chất tương tự ở nhiệt độ cao hay khi có mặt chất tải

Xơ polyester không chứa nhóm bazơ và nhóm acid mạnh, bởi vậy không thể dùng các loại thuốc nhuộm cation hay anion để nhuộm chúng Để nhuộm polyester thường dùng thuốc nhuộm phân tán hoặc những loại thuốc nhuộm có tính chất tương tự ở nhiệt độ cao hay khi có mặt chất tải, trong một vài trường hợp có thể dùng thuốc nhuộm hoàn nguyên hoặc azoic

Các dạng xơ: polyester được sản xuất dưới dạng là xơ stapen, tơ filament

thẳng, filament textua, polymer vi mảnh ngoài ra PET còn được sản xuất với chức

năng đặc biệt như xơ có độ bền cơ học cao, xơ có khả năng chịu lửa, nhiệt, thấm hút, khô nhanh, kháng khuẩn…

Một số ứng dụng chính của xơ, sợi polyester

Được sử dụng rộng rãi nhất so với các loại sợi khác trên thế giới, 60% sản lượng xơ PET là xơ stapen, chiều dài của nó phụ thuộc vào chiều dài của xơ cần pha trộn như chiều dài của thành phần pha như bông và xơ len…

- Sử dụng xơ stapen chính là trộn xơ với các loại xơ khác như bông, len,visco,…sử dụng nhiều nhất trong may mặc: quần áo, váy, quần áo thể thao,…

- Các loại vải như polyester pha bông, polyester pha viscose…

- Sợi 100% PET stapen dùng làm chỉ may có độ bền cao

- Tơ Filament: may mặc thông thường thường sử dụng tơ textua (áo, váy, cavat, áo khoác màu thu chống thấm được sử dụng làm áo mặc ngoài…)

- PET chịu lửa: sử dụng làm ga trải giường khách sạn, quần áo ngủ trẻ em,

SP dệt trong nhà, trong nhà hát, trong phương tiện giao thông

- PET có độ bền cơ học cao: dùng làm vải bạt, nhà bạt, lều bạt, thừng, vải trong xây dựng làm đường

- PET thấm hút, khô nhanh và kháng khuẩn được sản xuất chủ yếu cho quần

áo thể thao

Sử dụng khác: ống, dây đai điện, dây và lưới, sợi, dây lốp xe, tự động bọc, cánh buồm, lót đĩa mềm, và fiberfill …

1.3 Các tính chất của Cupro pha polyester

Nghiên cứu đặc tính mỗi loại xơ như trên cho thấy Khi pha trộn Cupro với polyester nhằm mục đích là sử dụng ưu điểm của mỗi loại đồng thời hạn chế những nhược điểm của mỗi xơ như:

- Tận dụng ưu điểm của polyester bền, đàn hồi, dễ chăm sóc, tương đối bền với axit khoáng và tác nhân tẩy

- Tận dụng ưu điểm của Cupro là đặc tính bóng mượt, mềm mại, mịn màng, hàm ẩm cao, quản lý ẩm tốt, loại bỏ mồ hôi có trên da (thoát ẩm từ da) và ức chế sự tăng trưởng và phát triển của vi khuẩn một cách tự nhiên, thân hiện với da

- Hạn chế nhược điểm lớn của polyester là hàm ẩm thấp, khả năng sinh tĩnh điện cao

Sự kết hợp của Cupro/Polyester tạo ra một chất liệu có các chức năng: mềm mại, bóng mượt, mát, thoáng khí, quản lý ẩm, nhẹ và thân thiện với da Chính vì thế mà vải Cupro/Polyester rất phù hợp cho các sản phẩm may mặc sát

da đặc biệt là sản phẩm may mặc dệt kim cung cấp cho thị trường cao cấp

1.4 Tình hình sản xuất xơ, sợi trên thế giới

Tình hình sản xuất các loại xơ, sợi trên thế giới được thể hiện qua biểu đồ sau:

Biểu đồ 1.4: Sản lượng một số xơ dệt trên thế giới từ năm 1980 đến năm 2015

và dự báo tới năm 2025

Tỷ trọng các loại xơ tiêu thụ năm 2015 trên toàn cầu được thể hiện trên biểu

đồ :

Biểu đồ 1.5: Tỷ trọng các loại xơ tiêu thụ năm 2015

Biểu đồ trên cho thấy:

- Sản lượng xơ được sản xuất năm 2015 khoảng 85.9 triệu tấn Trong đó :

+ Sản lượng xơ tự nhiên và xơ nhân tạo có nguồn gốc từ Cellulose khoảng 21,6 triệu tấn

+ Sản lượng xơ nhân tạo có nguồn gốc từ Cellulose (viscose) khoảng

5 triệu tấn

- Dự kiến sản lượng xơ sản xuất tăng hàng năm 3,7% cho đến năm 2025

- Sản lượng xơ tổng hợp tăng hàng năm nhiều hơn xơ tự nhiên

Bên cạnh đó theo số liệu của Asahi Kasei sản lượng xơ, sợi Cupro năm 2016 đạt 950 tấn trong đó sợi Cupro dạng filament 600 tấn, xơ Cupro cắt ngắn 350 tấn và sản lượng tăng hàng năm từ 3-5%

Sản lượng sợi polyester filament của từng quốc gia được thể hiện trên biểu

đồ sau:

Biểu đồ 1.6: Sản lượng sợi Polyester filament của từng quốc gia trên thế giới từ

năm 1980 đến năm 2015 và dự báo tới năm 2025

Biểu đồ trên cho thấy:

- Sản lượng sợi polyester filament được sản xuất trên thế giới tăng dần qua các năm

- Trước năm 2005 polyester filament được sản xuất chủ yếu tại Bắc Mỹ, Đông Âu, Tây Âu và Bắc Á

- Sau năm 2005 polyester filament được sản xuất tại Bắc Mỹ, Đông Âu, Tây

Âu và Bắc Á giảm nhanh và tăng nhanh tại Trung Quốc

- Dự đoán sản lượng polyester filament tăng hàng năm 6%

Sản lượng xơ polyester cắt ngắn (staple) của từng quốc gia được thể hiện trên biểu đồ sau:

Biểu đồ 1.7: Sản lượng sợi polyester cắt ngắn của từng quốc gia trên thế giới từ

năm 1980 đến năm 2015 và dự báo tới năm 2025

Biểu đồ trên cho thấy:

- Tăng trưởng sản lượng xơ polyester cắt ngắn toàn cầu trong thời gian năm năm trở lại đây tăng hàng năm trung bình 6,4%

- Với xơ polyester cắt ngắn, Trung Quốc chiếm ưu thế chiếm 65% sản lượng toàn cầu

- Dự báo sản lượng xơ polyester cắt ngắn tăng trưởng sản lượng 4-5% tới năm 2025, Trung Quốc và Ấn Độ chiếm ưu thế về sản lượng

1.5 Vải dệt kim đan ngang

Trên thực tế sản phẩm dệt kim rất đa dạng và phong phú, đó là do khả năng công nghệ của ngành dệt kim cho phép tạo ra được rất nhiều loại vải khác nhau Vải dệt kim được phân loại như sau:

Hình1.5: Phân loại vải dệt kim

Một số loại vải cơ bản:

Vải Single

Vải Single là loại vải một mặt phải mà trên đó chỉ có phân tử cấu trúc cơ bản

là vòng dệt Các vòng dệt đan với nhau theo hướng hàng vòng và lồng qua nhau theo hướng cột vòng

Mặt phải của vải nổi lên các trụ vòng Trong may mặc, lấy mặt phải của vải làm mặt phải của sản phẩm Vì mặt phải của nó có độ mịn, bóng đẹp

Mặt trái của nó nổi lên các cung vòng nên không có độ mịn, bóng như mặt phải của vải Vải Single có đường kính tương đương bằng hai lần đường kính của sợi dệt

Vải được cấu tạo bằng các vòng sợi dệt nên có độ mềm mại và đàn hồi lớn,

độ giãn ngang lớn gấp 2 lần độ giãn dọc Sợi trong vải có độ săn tạo ra nội lực đàn hồi làm cho vải dễ trở lại trạng thái ban đầu

Vải dệt kim

Các loại vải

Single

Các loại vải Lascote

Các loại vải Rib

Các loại vải Interlock

Vải một mặt phải

Vải hai mặt phải

Hình1.6: Cấu trúc vải Single

Tính chất của vải Single

Là loại vải cơ bản được tạo nên từ các vòng sợi cơ bản nên vải Single trơn mang đầy đủ các tính chất của vải dệt kim, đó là:

- Tính tự quăn mép do sợi dệt có một độ săn nào đó khi tạo thành vải ở trạng thái tự do thì các vòng sợi có xu hướng duỗi ra

- Tính dễ tháo tuột vòng do cấu trúc của vải đơn giản

- Vải có tính kéo giãn và đàn hồi cao

- Mặt phải của sản phẩm có độ bóng, mịn

Vải Lacoste

Vải Lacoste cũng là một loại vải một mặt phải Vải có kiểu đan dẫn xuất từ vải Single, tạo nên bởi sự xen kẽ giữa vòng dệt và vòng chập theo quy luật riêng của vải

Trong may mặc, người ta thường lấy mặt trái của vải làm mặt phải cho sản phẩm Bởi mặt trái của vải trông giống như tổ ong hoặc giống như da cá sấu có hiệu ứng đẹp hơn mặt phải vải

Hình1.7: Cấu trúc vải Lacoste

Tính chất vải Lacoste:

- Tính quăn mép, tính tuột vòng thấp hơn vải Single

- Độ giãn ngang và dọc thấp hơn vải Single

- Vải Lacoste dày gấp hai lần vải Single có cùng chi số sợi

Vải Rib (Vải Rib cơ bản – Rib 1x1)

Vải Rib là loại thuộc nhóm vải hai mặt phải, được dệt trên máy dệt hai giường kim, các kim trên hai giường kim so le nhau 1/2 bước kim

Xuất phát từ đặc điểm cấu trúc vải là cứ một vòng sợi phải được tạo ra xen

kẽ với một vòng sợi trái, để giảm ứng suất uốn nên ở trạng thái tự do các cung

sát vào nhau che lấp các cột vòng trái ở phía sau của chúng Trên cả hai mặt vải chỉ nhìn thấy các cột vòng phải

Hình1.8: Cấu trúc vải Rib 1x1

Tính chất vải Rib:

-Vải Rib 1x1 ít bị tuột vòng, chỉ bị tuột vòng theo ngược hướng hướng đan

- Độ dày Rib 1x1 gấp hai lần Single trơn

- Vải Rib 1x1 không bị quăn mép do số tổ hợp cột vòng phải bằng số tổ hợp cột vòng trái

Vải Interlock

Vải Interlock là vải hai mặt phải Thực chất của loại vải này là do hai loại vải Rib 1*1 đan xen với nhau mà tạo thành Do được tạo nên trên cơ sở của vải Rib vì vậy mà vải Interlock có tất cả các tính chất của vải Rib

1.6 Thuốc nhuộm và công nghệ nhuộm cho polyester [3, 11, 19]

Thành phần polyester có thể nhuộm bằng các phân lớp sau:

- Thuốc nhuộm phân tán;

- Thuốc nhuộm hoàn nguyên chọn lọc, chủ yếu nhuộm theo quy trình: “nhiệt dung giải” (Thermozol);

- Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan “Indigosol” cho màu nhạt;

- Pigment với các yêu cầu, mục đích đặc biệt;

- Thuốc nhuộm cation (nhuộm polyester biến tính dạng CD-Polyester)

Trong thực tế sử dụng phổ biến nhất là lớp thuốc nhuộm phân tán để nhuộm cho polyester, các lớp thuốc nhuộm khác rất hiếm khi được sử dụng cho polyester,

do đó trong nghiên cứu này chỉ giới thiệu thuốc nhuộm và công nghệ nhuộm cho polyester bằng thuốc nhuộm phân tán

1.6.1 Đặc điểm thuốc nhuộm phân tán và các phương pháp nhuộm cho polyester bằng thuốc nhuộm phân tán [3, 8]

Sự xuất hiện của loại xơ axetat Cellulose tiếp sau là xơ tổng hợp đã đặt ra vấn đề nhuộm màu và sản xuất ra một loại thuốc nhuộm mới là cần thiết Các thuốc nhuộm mới không tan và quá trình nhuộm thực tế không còn bị ảnh hưởng bởi tính tan của chúng nhưng lại bị ảnh hưởng bởi sự phân tán chúng thành những phần tử cực nhỏ trong nước, do đó ngay từ đầu chúng đã được gọi là thuốc nhuộm phân tán

Các thuốc nhuộm phân tán này thường là loại azo hoặc antraquinon và gắn màu lên xơ tổng hợp trong dạng "dung dịch rắn"

Polyester rất khó nhuộm, do cấu trúc tinh thể của vật liệu hấp phụ rất ít nước

(moisture regain) chỉ 0,4% - thấp nhất trong các xơ sợi tổng hợp Tính chất trên làm hạn chế rất lớn đến ái lực, khuếch tán và chuyển vị thuốc nhuộm Các phương pháp nhuộm cho Polyester bằng thuốc nhuộm phân tán sau đây:

điều kiện không có máy nhuộm cao áp hay nhuộm vật liệu vải pha mà một thành phần xơ sợi không thích hợp nhuộm ở nhiệt độ cao

- Nhuộm ở nhiệt độ cao và áp suất cao (120 - 130oC)

- Nhuộm ngấm ép rồi xử lý nhiệt độ cao (thermozol process)

1.6.2 Phương pháp nhuộm sử dụng chất tải [3]

Chỉ áp dụng trong hai trường hợp đã nêu ở trên, trước hết do tính độc hại của chất tải sử dụng Chính vì thế phương pháp nhuộm bằng chất tải hầu như không được sử dụng nữa

1.6.3 Phương pháp nhuộm nhiệt độ cao [3]

Nguyên lý và đặc tính nhuộm

Phương pháp nhuộm ở nhiệt độ cao (cao áp) là phổ biến nhất trong thực tế nhuộm polyester Nó khắc phục được các nhược điểm của nhuộm với chất tải, tuy nhiên phải có thiết bị phù hợp

trở nên hoạt động hơn Và như thế tạo ra tức thì những khoảng trống cho các phân

tử thuốc nhuộm có thể xuyên qua, làm tăng tận trích thuốc nhuộm Tốc độ khuếch tán và chuyển vị thuốc nhuộm ở nhiệt độ cao như trên cũng tăng lên Nhiệt độ càng cao, tốc độ khuếch tán thuốc nhuộm vào xơ sợi càng nhanh Ngoài ra độ hòa tan thuốc nhuộm phân tán trong nước cũng tăng ở nhiệt độ 120 - 130oC Tuy nhiên

Khác với các phương pháp nhuộm với chất tải phương pháp này có những đặc điểm sau:

- Hấp phụ, khuếch tán thuốc nhuộm và nhuộm đều màu đều rất tốt

- Dễ nhuộm được màu đậm, đạt độ sâu màu và tươi màu

- Độ bền màu với ánh sáng và nhất là độ bền màu ma sát ở màu đậm tốt hơn nhuộm tận trích với chất tải

- Lượng hóa chất trợ nhuộm cần dùng ít, và như thế là kinh tế

- Thao tác công nghệ nhuộm đơn giản, dễ dàng

Chỉ có thể nêu một nhược điểm duy nhất là hàng nhuộm hơi cứng mặt hơn so với nhuộm ở nhiệt độ thấp

Một thuận lợi nữa là trong thực tế hầu như tất cả các nhóm thuốc nhuộm phân tán đều sử dụng được để nhuộm ở nhiệt độ cao

Quy trình nhuộm

Phụ thuộc vào vật liệu nhuộm, cường độ màu và thiết bị nhuộm Thật khó có thể bao hàm trong một qui trình chung Nhưng dựa vào kinh nghiệm thực tế sẽ mô

tả sau đây các qui trình nhuộm ở nhiệt độ cao cho các màu nhạt, trung và đậm

Hình 1.9: Quy trình nhuộm phân tán