Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý hoàn tất vải len 100%

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý hoàn tất vải len 100%

1. VIỆN DỆT MAY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HOÀN TẤT VẢI LEN 100% Mã số đề tài: 15.11 RD/HĐ-KHCN Chủ nhiệm đề tài: KS.Lưu Văn Chinh 9081 Hà Nội - 11/2011
2. VIỆN DỆT MAY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HOÀN TẤT VẢI LEN 100% Thực hiện theo Hợp đồng số 15.11 RD/HD-KHCN ngày 10 tháng 3 năm 2011 giữa Bộ Công Thương và Viện Dệt May Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài KS. Lưu Văn Chinh Hà Nội - 12/2011 1
3. Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài KS. Lưu Văn Chinh - Viện Dệt May Ths. Phạm Văn Lượng - Viện Dệt May Ths. Trần Duy Lạc - Viện Dệt May KS. Võ Thị Hồng Bình - Viện Dệt May KS. Nguyễn Mộng Hùng - Công ty cổ phần Dệt Nam Định KS. Tạ Đức Hải - Công ty cổ phần Dệt Nam Định 2
4. MỤC LỤC Trang TÓM TẮT NHIỆM VỤ 4 LỜI NÓI ĐẦU 6 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7 I.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 7 I.2. Cơ sở lý thuyết về mặt hàng len 100% 8 Chương II. TRIỂN KHAI THỰC NGHIỆM 11 II.1. Lựa chọn nguyên liệu và loại sản phẩm 11 II.2. Nghiên cứu thiết kế và dệt vải 12 II.2.1. Tính toán thiết kế II.2.2. Triển khai sản xuất dệt thử nghiệm tại Công ty 21 II.3. Khảo sát dây chuyền thiết bị gia công tại nhà máy, nghiên 22 cứu xây dựng quy trình thử nghiệm các phương pháp xử lý hoàn tất vải dệt thoi từ sợi len lông cừu 100% II.3.1. Khảo sát và xây dựng quy trình thử nghiệm 22 II.3.2. Các bước tiến hành thử nghiệm 24 II.3.3. Áp dụng triển khai thử nghiệm mẫu lớn 39 Chương III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 46 III.1. Đánh giá kết quả đạt được 46 III.2. Kết luận 46 III.3. Kiến nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 49 3
5. TÓM TẮT NHIỆM VỤ Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý hoàn tất vải len 100%” nhằm mục tiêu: - Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ xử lý hoàn tất vải len 100%. - Triển khai ứng dụng vào thực tế sản xuất, tạo ra sản phẩm đạt chất lượng đáp ứng yêu cầu thị trường. Nội dung đề tài - Nghiên cứu lý thuyết về các tính chất nguyên liệu và công nghệ xử lý hoàn tất vải 100% len; (xây dựng tập tài liệu về công nghệ xử lý hoàn tất vải dệt thoi từ sợi len 100%). - Lựa chọn nguyên liệu sợi 100% len phù hợp với các mặt hàng vải dệt thoi thời trang cao cấp; - Nghiên cứu thiết kế mặt hàng, hồ mắc và dệt vải dệt thoi từ sợi len 100%; - Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ hoàn tất vải dệt thoi từ sợi len lông cừu 100%; - Áp dụng triển khai thử nghiệm mẫu lớn trên thiết bị hiện có tại Công ty Dệt. Phương pháp nghiên cứu - Tham khảo các tài liệu kỹ thuật trong và ngoài nước, các kết quả nghiên cứu đề tài trước; - Khảo sát và nghiên cứu các điều kiện thiết bị và công nghệ dệt, xử lý hoàn tất vải len của các nhà máy sản xuất trong nước; - Nghiên cứu thiết kế và thử nghiệm dệt vải, thử nghiệm xử lý hoàn tất mẫu nhỏ, xây dựng các quy trình công nghệ triển khai áp dụng sản xuất thử mẫu lớn trên các thiết bị hiện có tại Công ty Dệt. 4
6. Tóm tắt kết quả nghiên cứu Căn cứ nội dung và tiến độ thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các nội dung theo đăng ký: - Xây dựng được tập tài liệu về công nghệ xử lý hoàn tất vải len lông cừu100%. - Lựa chọn thiết kế mặt hàng, hồ mắc và dệt vải dệt thoi từ sợi len 100%; - Khảo sát hệ thống thiết bị hiện có tại Công ty và thử nghiệm các công đoạn xử lý để đề ra quy trình công nghệ hoàn tất vải dệt thoi len 100% từ sợi màu nhập ngoại. - Xây dựng quy trình công nghệ và triển khai xử lý hoàn tất mẫu lớn vải dệt thoi từ sợi len lông cừu 100% đạt được các yêu cầu của vải may mặc ngoài thời trang cao cấp với các chỉ tiêu chất lượng như sau: Độ bền màu giặt đạt cấp 4 – 5 Độ bền màu ma sát đạt cấp 4 – 5 Độ co sau giặt ướt và sấy khô: Dọc 1%; Ngang 0,6% Độ xù lông vón gút cấp 4 – 5 Ngoại quan của vải sau giặt sấy (DP) cấp 4 5
7. LỜI NÓI ĐẦU Sản xuất vải len ngày nay trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng chủ yếu dùng cho hàng may mặc ngoài như áo khoác, áo len, váy len Chính vì vậy yêu cầu mặt hàng ổn định kích thước, ngoại quan đẹp, các chỉ tiêu độ bền màu, dễ chăm sóc là những ưu tiên hàng đầu mà khâu hoàn tất cần đạt được. Đặc điểm nổi bật của len là khả năng giữ ẩm và hút ẩm tốt. Len là một trong những nguyên liệu dệt rất đắt và các công đoạn xử lý nó khó khăn hơn các loại nguyên liệu dệt khác. Trong toàn bộ quy trình gia công mặt hàng vải len, vì vậy cần đặc biệt quan tâm sao cho không hoặc ít xảy ra sự tổn thương đối với xơ sợi len. Vật liệu len có sức đề kháng không tốt với nhiệt độ cao và cũng không thích hợp trong việc kéo dài thời gian gia công. Ở Việt Nam, từ nhiều năm nay khi nói đến sản xuất mặt hàng len lông cừu mỗi người đều cảm nhận ra đó là các sản phẩm khăn quàng cổ, áo len đan, mũ len, thảm len, chăn len Các mặt hàng dệt thoi khác từ len cừu như vải dạ, tuytsi len cho may bộ véc khoác ngoài hầu hết là được nhập khẩu ở dạng may sẵn hay dạng vải thành phẩm. Mặc dù số cơ sở sản xuất mặt hàng liên quan đến len không nhiều và lâu nay chủ yếu là sản xuất hàng len pha với polyeste. Mặt hàng từ sợi len 100% mới có thử nghiệm một lượng nhỏ theo yêu cầu của khách hàng, quy trình xử lý vì vậy cũng đang trong thời kỳ thí nghiệm. Trên cơ sở khảo sát một số thiết bị dệt và hoàn tất có tại Việt Nam. Năm 2011 Viện Dệt May đã đề xuất và được Bộ Công Thương chấp thuận cho nghiên cứu và phối hợp với sản xuất nghiên cứu đề tài “Ứng dụng công nghệ xử lý hoàn tất vải len 100% lông cừu” từ khâu thiết kế dệt đến hoàn tất từ nguyên liệu sợi màu nhập ngoại (với các mục tiêu và nội dung theo đề cương nghiên cứu) 6
8. Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU I.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC I.1.1. Tình hình nghiên cứu của thế giới Sự phát triển của hệ thống thiết bị và xu hướng quy trình công nghệ xử lý vải len: Từ những năm 1972 của thế kỷ XX và những năm sau đó, nhiều nghiên cứu của các Viện và nhà máy sản xuất công nghiệp trên thế giới đã giới thiệu nhiều thiết bị mới, cải tiến để xử lý vải len. Thứ nhất là những giới thiệu phương pháp và thiết bị xử lý hoàn tất mới. Thứ hai giới thiệu quy trình hoàn tất cải tiến nhằm đạt được các tính chất ưu việt của vải len. Trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong hoàn tất hóa học được coi là đã đạt được nhiều tiến bộ tích cực nhất. Công nghệ sản xuất các mặt hàng dệt từ len lông cừu 100% tại các nước phát triển nói riêng và của cả thế giới nói chung ngày càng phát triển và hoàn thiện, cung cấp nhiều mặt hàng may mặc ngoài cao cấp được nhiều người ưa chuộng. Mặt hàng dệt từ nguyên liệu 100% len lông cừu là mặt hàng có giá trị cao, nhưng để sản xuất nó cũng phải đi từ loại nguyên liệu có giá trị tương đối cao hơn so với các loại nguyên liệu dệt khác. Vì vậy nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã và đang đặc biệt quan tâm đến quá trình gia công xử lý nó sao cho đạt kết quả tối ưu nhất để phát huy tối đa những ưu diểm và hạn chế dến mức thấp nhất những nhược điểm của loại nguyên liệu này, nhằm tạo ra các mặt hàng chất lượng cao đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của khách hàng. I.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước Ngành công nghiệp len ở Việt Nam cũng bắt đầu được chú trọng phát triển từ những năm 70 của thế kỷ XX. Tuy nhiên lúc đó chủ yếu chỉ sản xuất một số mặt hàng đan từ sợi thô. Trong những năm gần đây, một vài doanh nghiệp cũng đã nghiên cứu sản xuất kéo sợi từ len lông cừu pha với Polyester với chi số cao hơn để phục vụ cho dệt thoi mặt hàng may mặc ngoài, nhưng nhìn chung chất lượng kéo sợi chưa đáp ứng được yêu cầu. Vì vậy cho đến nay các doanh nghiệp chủ yếu vẫn nhập sợi về để dệt và xử lý nhuộm – hoàn tất. Mặt hàng từ 7
9. sợi len lông cừu 100% do nhiều nguyên nhân, trong đó đặc biệt là do thiết bị chưa đồng bộ nên ở Việt Nam trong thời gian qua chưa thể sản xuất đại trà mà chỉ mới sản xuất thử nghiệm quy mô nhỏ cùng với việc từng bước nhập khẩu một số thiết bị chuyên dùng cho gia công mặt hàng đặc chủng này, đồng thời với việc nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý trong sản xuất. Để sản xuất vải đạt hiệu quả, điều quan trọng là phải có sự phối hợp tốt giữa công tác nghiên cứu (kể cả nghiên cứu thị trường) và nhà sản xuất, thiết kế thời trang. Các mặt hàng vải từ len lông cừu 100% có trên thị trường Việt Nam hiện nay vẫn phải nhập ngoại với giá rất cao. Vì vậy việc phối hợp nghiên cứu để từng bước chúng ta có thể tự sản xuất được mặt hàng này từ sợi nhập ngoại là một việc làm cần thiết. I.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẶT HÀNG LEN 100% Phần tài liệu lý thuyết hoàn tất vải len kèm theo báo cáo đã nêu rất rõ về tính chất nguyên liệu và các công nghệ xử lý, trong phần báo cáo của đề tài chỉ đề cập một vài đặc tính cơ bản có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình gia công xử lý của mặt hàng len 100%. *Cấu trúc và những tính chất cơ bản của len Không giống như các loại xơ và lông động vật khác, xơ len có một cấu trúc vô cùng phức tạp bao gồm các tế bào keratin có chứa thớ xơ, matrix, màng tế bào và tàn dư tế bào chất. Khoảng 80% trọng lượng xơ len là do các loại chất keratin khác nhau tạo thành. Xơ len bao gồm nhiều cấu trúc vật lý khác nhau và có kết cấu phức tạp hơn nhiều so với các loại xơ tổng hợp hay hóa học, và vì vậy yêu cầu quan tâm đến chúng một cách chi tiết hơn trong quá trình nhuộm và xử lý hoàn tất. Mặt ngoài của xơ len là lớp phủ dạng vảy gồm biểu bì và dưới chúng là vỏ hoặc lõi xơ. Vỏ được tạo ra bởi keratin có chứa các tế bào dạng điếu xì gà và tàn dư tế bào chất và nhân được bao bọc bởi chất màng tế bào. Keratin được tổ hợp thành các thớ xơ lớn và trong đó có mặt một phức chất thớ xơ nhỏ/matrix. Thớ xơ lớn được hình thành ra bởi protein và một cấu hình alpha-xoắn được bao quanh bởi 1 matrix vô định hình giàu cixtin. Khi nhuộm và xử lý hoàn tất len, cần phải chú ý đến các thông số kỹ thuật của xơ về bản chất lý – hóa, nó phụ thuộc vào giống động vật, điều kiện khí hậu, 8
10. dạng loại và chất lượng thức ăn, khâu gia công ban đầu trước khi đưa vào xử lý hoàn tất. Len là loại xơ protein, tính chất hóa học của chúng được đặc trưng bởi hàm lượng axit amin và dạng mạch nhánh chứa trong len. Cả 2 yếu tố này đều chịu ảnh hưởng của các axit, kiềm, các chất oxy hóa và oxy hoá khử tác động lên xơ. Xét về khía cạnh của nhuộm và xử lý hoàn tất, tính chất hóa học quan trọng nhất của len xoay quanh các dạng và nhóm sau: - Liên kết disulfua - Nhóm đầu cùng và nhóm petit của mạch protein; - Các mạch nhánh cấu tạo từ axit amin. • Sơ đồ liên kết của mạch keratin trong sợi len: / \ / HN HN OC \ / \ CH – CH2 – S – S – CH2 – CH CH – R / \ / CO CO NH \ / \ NH NH CO / \ / - + CH–CH2 –CH2 –COO H3N –CH2–CH2–CH CH – R \ / \ CO CO NH / \ / Những liên kết trên đây của keratin sợi len tạo nên cho len có tính đàn hồi chuyển từ dạng cấu trúc α sang β được biểu diễn theo sơ đồ sau: Bóp lại ' Giãn ra Dạng α Dạng β Khi nhúng ướt, len sẽ giãn dài khoảng 1,2% và nở ngang khoảng 18%, sự trương nở này tạo điều kiện cho phân tử thuốc nhuộm đi vào dễ dàng. 9
11. Tuy nhiên sự trương nở này một mặt cũng làm giảm lực liên kết ion giữa các mạch peptit, mặt khác làm đứt cầu nối hydro giữa 2 nhóm liền kề là amino và ceton trong mạch polypeptit. Tại điểm đẳng điện, len có chứa các nhóm amoni cùng với nhóm carboxyl. Khi nhuộm với thuốc nhuộm axit, một số nhóm carboxyl không bị ion hóa và các anion thuốc nhuộm bị hút bởi các nhóm amoni tích điện dương. Từ những cấu trúc được mô tả trên, cho ta thấy sợi len rất "nhạy cảm" với các điều kiện tác động lên nó trong quá trình gia công ướt (nước, nhiệt độ, sức căng kéo, hóa chất ) Theo quan điểm của các nhà xử lý hoàn tất, liên kết disulfua trong xơ len là vô cùng quan trọng, chúng là các liên kết ngang cộng hóa trị có thể bị gãy hoặc được tái tạo lại. Do có tầm quan trọng trong kết cấu của xơ, nên khi gia công hoàn tất vải len chúng đóng vai trò chính yếu đến chất lượng mặt hàng này. *Hình ảnh mô tả mặt ngoài và cấu trúc của xơ len: Hình ảnh mặt ngoài xơ len Cấu trúc lý học của xơ len 10
12. Chương II. TRIỂN KHAI NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM II.1. Lựa chọn nguyên liệu và loại sản phẩm Để sản xuất được mặt hàng vải có chất lượng cao phù hợp và đáp ứng yêu cầu của thị hiếu tiêu dùng. Nhóm đề tài nghiên cứu cũng xuất phát từ việc nghiên cứu mẫu mã trên thị trường đang được ưa chuộng để làm đối tượng cho việc nghiên cứu sản xuất thử nghiệm. Các loại vải dệt thoi từ sợi len 100% hiện có mặt trên thị trường hầu hết là được nhập ngoại với giá thành rất cao nhưng chất lượng sản phẩm thì cũng khá đa dạng. Căn cứ các mẫu vải len 100% thu thập được và trên cơ sở mục tiêu của đề tài nghiên cứu, nhóm đề tài đã kiểm tra, phân tích và lựa chọn phương án nhập ngoại sợi màu về để thiết kế dệt vải và xử lý hoàn tất tại các Công ty có điều kiện thiết bị chuyên dụng về hoàn tất vải len. Sản phẩm vải dệt từ sợi len 100% thường có ngoại quan bóng đẹp, mềm mại, ít nhàu, giữ ấm tốt vì vậy len thường được dùng để sản xuất các sản phẩm mặc ngoài như: quần âu, áo véc Đối với các loại vải lựa chọn dùng may quần âu, áo véc thông thường cần có khối lượng trung bình từ (150 đến 200g/m2). Tương ứng với mỗi kiểu dệt để lựa chọn chi số sợi và màu nhuộm phù hợp. Qua phân tích mẫu vải khảo sát trên thị trường đang được ưa chuộng, nhóm nghiên cứu đề tài chọn và đặt hàng mua loại sợi len lông cừu chải kỹ đã nhuộm màu từ xơ trước khi kéo sợi chi số Ne35/2 (gồm 02 màu đen và màu ghi) để dệt hàng vải kẻ sọc kiểu vân điểm có các chỉ số kỹ thuật tương đương với mẫu vải lựa chọn. Kết quả kiểm tra các thông số kỹ thuật của nguyên liệu sợi len 100% đã nhuộm màu nhập ngoại đạt được như sau: * Bảng 1: TT Chỉ tiêu Kết quả Độ nhỏ thực tế (Ne) 34,79/2 1 Độ nhỏ sợi Cv độ nhỏ (%) 1,27 Trung bình sợi xe (x/m) 591 2 Độ săn sợi xe Cv độ săn sợi xe (%) 6,5 11
13. Biến thiên khối U (%) 10,31 lượng Cv (%) 12,95 Điểm mỏng /1000m 5 3 Chỉ số I.P.I Điểm dày /1000m 8 Kết /1000m 5 Độ xù lông H 4,66 Độ xù lông Độ lệch chuẩn sh 1,44 Độ bền trung bình (cN) 190,2 Cv độ bền (%) 11,63 Độ bền kéo đứt 4 Độ giãn đứt (%) 14,49 từng sợi Cv độ giãn (%) 24,45 Độ bền tương đối (cN/tex) 5,60 *Nhận xét: - Chất lượng sợi len đạt được tương đương với sợi loại I của xơ bông cũng như bông pha polyeste cùng chi số và thể hiện qua các chỉ tiêu sau: + Độ đều của sợi cao (Cv độ nhỏ 1,27%, điểm mỏng 5/1000m và điểm dày là 8/1000m; sợi ít tạp (5 điểm kết/1000 m) + Độ bền sợi len (5,6 cN/tex) và độ giãn đứt (14,49%) cao hơn so với sợi bông cùng chi số (giãn đứt 7- 8%) là điều kiện thuận lợi cho quá trình dệt. Với các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu sợi màu đã được kiểm tra đánh giá là hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu dệt vải chất lượng cao trên các loại máy dệt kiếm hoặc máy dệt thổi khí. II.2. Nghiên cứu thiết kế và dệt vải Quy trình thiết kế vải: II.2.1. Tính toán thiết kế Qua tham khảo từ các tài liệu và đề tài nghiên cứu trước cho mặt hàng len cùng với những kinh nghiệm của các chuyên gia đang thực tế sản xuất tại nhà máy, với chất lượng loại sợi này hoàn toàn đảm bảo được trong quá trình dệt vải dệt thoi mà không cần phải tiến hành hồ sợi dọc bằng các loại hồ như đối với các loại sợi khác. 12
14. Tuy vậy, trong quá trình dệt trên máy tốc độ cao, do ma sát và sức căng lớn sợi dễ gây đứt sợi dọc, cần phải tiến hành hồ chuốt thêm chất hồ bôi trơn trong quá trình mắc trục sợi dọc để giữ ẩm cho sợi luôn mềm mại và giảm độ tĩnh điện tránh bám dính các loại xơ bụi khác. Hóa chất hồ chuốt sợi dọc trong quá trình mắc trục sợi dọc chỉ đưa lên sợi ở mức thấp do đó không cần phải thực hiện quá trình làm khô sau khi chuốt hồ. Thành phần của dung dịch hồ chuốt sợi chỉ bao gồm chất làm trơn, giữ ẩm kết hợp một lượng nhỏ chất chống tĩnh điện. Quá trình chuốt sợi chuyển động áp sát lên bề mặt lô quay ngược chiều chuyển động với sợi, một phần phía dưới của lô quay được nhúng trong máng chứa hồ để liên tục kéo hồ bám lên trên bề mặt tiếp xúc với sợi. Dựa trên phần mềm tính toán thiết kế vải, nhóm nghiên cứu lựa chọn thiết kế thử trên 03 mẫu vải với các thông số thiết kế khác nhau để lựa chọn ra mẫu vải phù hợp nhất với yêu cầu lựa chọn ban đầu. Do đặc tính của xơ sợi len như đã trình bày ở trên, độ giãn dài khoảng 1,2% và nở ngang khoảng 18%. Vải dệt từ sợi len 100% nếu để mật độ dệt như đối với các loại nguyên liệu khác sẽ rất dễ bị xảy ra trương nở nhiều trong nước gây nên hiện tượng vải bị phồng dộp và chặt cứng mất đi vẻ mềm mại vốn có (xem phần tài liệu đã trình bày chi tiết hiện tượng này). Vì vậy quá trình nghiên cứu thiết kế dệt vải len 100% cần phải quan tâm nhiều đến các yếu tố về độ chứa đầy và độ sít của vải. * Độ chứa đầy vải Hình 1 Độ chứa đầy vải được hiểu là tỷ lệ giữa diện tích mà sợi chiếm chỗ với diện tích toàn phần của vải. Ô vuông trên là diện tích của một điểm đan (S), phần gạch chéo là diện tích chiếm chỗ của sợi dọc và ngang (Sd+n). Độ chứa đầy vải theo công thức trên cũng chính bằng Sd+n/S. Độ chứa đầy đặc trưng cho độ dầy thưa (về khía cạnh che phủ) của vải. Độ chứa đầy gần 1 có nghĩa là vải rất kín. Độ chứa đầy nhỏ có nghĩa là vải thưa, hở, thoáng, dễ cho ánh sáng và không khí xuyên qua. 13
15. Độ độ chứa đầy của vải được tính theo công thức: Md - Độ chứa đầy theo hướng dọc: Eo= dd.100 (%) 100 Md : mật độ sợi dọc (sợi/dm). α dd : đường kính sợi (mm) : (α: hệ số phụ thuuộc vào loại sợi Nm thường từ 1,2-1,5; N: chi số sợi Nm). Mnd - Độ chứa đầy theo hướng ngang: En= dn.100 (%) 100 Mn : mật độ sợi ngang (sợi/dm). dn : đường kính sợi (mm) Ed.En - Độ độ chứa đầy vải : Ev = Ed + En - (%) 100 Vải may mặc thông thường có độ chứa đầy như sau: - Vải thưa có độ chứa đầy từ 0,6 - 0,7 - Vải trung bình có độ chứa đầy từ 0,7 - 0,8 - Vải dầy có độ chứa đầy từ 0,8 - 1 *Độ sít của vải (Love's Tighness) Độ chứa đầy nói lên độ kín hay hở của vải (về khía cạnh che phủ) thì độ sít nói lên độ chặt hay lỏng của vải (về khía cạnh đan kết). Độ chứa đầy không phụ thuộc vào kiểu dệt nhưng độ sít phụ thuộc vào kiểu dệt. Độ sít được hiểu là tỷ lệ giữa độ chứa đầy của vải và độ chứa đầy tối đa mà vải có thể đạt được. Độ sít tổng cũng là tỷ lệ giữa tổng độ chứa đầy dọc và ngang trên tổng độ chứa đầy tối đa dọc và ngang. Độ sít cho biết độ chặt hay lỏng của vải về khía cạnh đan kết. Mật độ tối đa mà vải có thể đạt được: Các hệ số chứa đầy tối đa Kdmax Knmax . Kd max Mdmax = 28dd Kn max Mnmax = 28dd 14
16. Độ sít được định nghĩa như sau: Kd Độ sít dọc : Td = Kd max Kn Độ sít ngang : Tn = Kn max Kd + Kn Độ sít tổng : Tv = Kd max + Kn max Trong công thức trên thấy rõ độ sít liên quan tới : Chi số sợi, mật độ sợi, kiểu dệt. Khi độ sít =1, vải đạt được các thông số tối đa, vải có kết cấu chặt chẽ. Khi độ sít nhỏ, vải có kết cấu lỏng. Về độ sít vải thường nằm trong các giá trị: - Vải kết cấu lỏng có độ sít từ 0,65 - 0,75 - Vải kết cấu trung bình có độ sít từ 0,75 - 0,9 - Vải kết cấu chặt có độ sít từ 0,9 - 1 (Công thức tính độ chứa đầy và độ sít theo tài liệu [3]) Hiện nay chưa có tiêu chuẩn xác đinh độ dầy thưa (theo khối lượng vải, độ sít ) cho may mặc. Các tiêu chuẩn khối lượng vải g/m2 thường được lựa chọn dựa theo mục đích sử dụng và kinh nghiệm, theo yêu cầu khách hàng. * Các mẫu thiết kế thử nghiệm - Thiết kế 1: Thông số vải thành phẩm: Nguyên liệu sợi : len 100% Chí số sợi : Ne35/2 Kiểu dệt : 1/1 Mật độ sợi dọc : 239 sợi/dm Mật độ sợi ngang : 200 sợi/dm Khổ rộng vải : 156 cm Khối lượng vải : 154 g/m2 Rapo màu sợi dọc: Ghi : 2 sợi Đen : 8 sợi 15
17. Cộng: 10 sợi/rapo Rapo màu sợi ngang : Đen một màu Độ chứa đầy vải : 0,75 Độ sít vải : 0,85 Thông số vải thành mộc Mật độ sợi dọc : 224 sợi/dm Mật độ sợi ngang : 200 sợi/dm Khổ rộng vải : 166 cm Khối lượng vải : 145 g/m2 Thông số dệt: Lược dệt: 53 kẽ/2in Chiều rộng mắc : 177 cm Số sợi/kẽ lược : 2 sợi/kẽ Số sợi biên : 90 sợi (xâu 3 sợi/kẽ lược) Tổng số sợi dọc : 3722 sơi Độ co ngang mộc : 6,2% Độ co dọc mộc : 7% Máy dệt : máy dệt kiếm Picanol - Thiết kế 2: Thông số vải thành phẩm: Nguyên liệu sợi: len 100% Chí số sợi : Ne35/2 Kiểu dệt : 1/1 Mật độ sợi dọc : 239 sợi/dm Mật độ sợi ngang : 210 sợi/dm Khổ rộng vải : 156 cm Khối lượng vải : 157 g/m2 Rapo màu sợi dọc: Ghi : 2 sợi Đen : 8 sợi Cộng: 10 sợi/rapo Rapo màu sợi ngang : Đen một màu Độ chứa đầy vải : 0,76 Độ sít vải : 0,88 16
18. Thông số vải thành mộc Mật độ sợi dọc : 224 sợi/dm Mật độ sợi ngang : 210 sợi/dm Khổ rộng vải : 166 cm Khối lượng vải : 147 g/m2 Thông số dệt: Lược dệt: 53 kẽ/2in Chiều rộng mắc : 177 cm Số sợi/kẽ lược : 2 sợi/kẽ Số sợi biên : 90 sợi (xâu 3 sợi/kẽ lược) Tổng số sợi dọc : 3722 sơi Độ co ngang mộc : 6,2% Độ co dọc mộc : 7% Máy dệt : máy dệt kiếm Picanol - Thiết kế 3: Thông số vải thành phẩm: Nguyên liệu sợi : len 100% Chí số sợi : Ne35/2 Kiểu dệt : 1/1 Mật độ sợi dọc : 239 sợi/dm Mật độ sợi ngang : 230 sợi/dm Khổ rộng vải : 156 cm Khối lượng vải : 161 g/m2 Rapo màu sợi dọc: Ghi : 2 sợi Đen : 8 sợi Cộng: 10 sợi/rapo Rapo màu sợi ngang : Đen một màu Độ chứa đầy vải : 0,78 Độ sít vải : 0,92 Thông số vải thành mộc Mật độ sợi dọc : 224 sợi/dm Mật độ sợi ngang : 225 sợi/dm Khổ rộng vải : 166 cm 17
19. Khối lượng vải : 152 g/m2 Thông số dệt: Lược dệt : 53 kẽ/2in Chiều rộng mắc : 177 cm Số sợi/kẽ lược : 2 sợi/kẽ Số sợi biên : 90 sợi (xâu 3 sợi/kẽ lược) Tổng số sợi dọc : 3722 sơi Độ co ngang mộc : 6,2% Độ co dọc mộc : 7% Máy dệt : máy dệt kiếm Picanol * So sánh các mẫu thiết kế Bảng 2: Mật độ Khối Tên thiết Độ chứa dọc x ngang lượng vải Độ sít vải Nhận xét kế đầy (sợi/dm) g/m2 Ngoại quan: Thiết kế 1 239 x 199 154 0,75 0,85 vải mỏng thưa Ngoại quan: Thiết kế 2 239 x 214 157 0,76 0,88 độ dầy vừa phải Ngoại quan: Thiết kế 3 239 x 230 161 0,78 0,92 vải dầy *Nhận xét: Thông qua kinh nghiệm đánh giá chuyên gia, trong 3 thiết kế trên đây cấu trúc thiết kế 2 là phù hợp cho may quần âu và áo véc và được chọn làm thiết kế triển khai sản xuất mẫu thử. *Biểu thiết kế vải mẫu số 2: 18
20. *Hình ảnh mô phỏng cấu trúc vải Bên cạnh việc nâng cao chất lượng sản phẩm thoả mãn yêu cầu người dùng, việc quảng bá thương hiệu và hình thức mẫu mã với khách hàng cũng cần được coi trọng trong kinh doanh. Xuất phát từ lý do này, đề tài lựa chọn và thiết kế dệt biên chữ trên vải nhằm nâng cao thương hiệu của mặt hàng cũng như cho nhà sản xuất, các bước thiết kế bao gồm: - Thiết kế biên chữ - Thiết kế kiểu dệt biên chữ - Tính hình xâu go, điều go *Thiết kế biên chữ: TEXTILE RESEARCH INSTITUTE Kiểu dệt biên chữ Hình ảnh mô phỏng biên chữ: 20
21. Tính toán hình xâu go, điều go II.2.2. Triển khai sản xuất dệt thử nghiệm tại Công ty Căn cứ theo mẫu thiết kế vải đã lựa chọn, nhóm đề tài đã triển khai sản xuất thử nghiệm mắc, hồ chuốt sợi và dệt vải trên máy dệt Picanol của Công ty. Thông số dệt vải Thiết bị dệt: Máy dệt Picanol, sức căng sợi dọc và ngang được điều khiển tự động Sức căng sợi dọc trên máy dệt: được tính theo công thức thực nghiệm của hãng Picanol: (T + 20) * N P (kN) = P = [kN] 100 000 trong đó P là sức căng sợi dọc (kN); T: độ nhỏ sợi [tex] N: số sợi dọc (33,3 + 20) *3722 P = = 2 kN 100 000 Sức căng sợi dọc đặt là 2kN *Đánh giá chất lượng vải dệt: - Kết quả vải mộc sau dệt đảm bảo theo đúng thiết kế cả phần nền và biên vải. Mật độ sợi dọc, ngang và trọng lượng đều trong phạm vi dung sai cho phép. - Chất lượng vải dệt không có nhiều lỗi ngoại quan, ngoại trừ một số lỗi đứt sợi trong quá trình dệt, các lỗi này cần được sửa chữa trước khi xử lý hoàn tất ướt. 21
22. II.3. Khảo sát dây chuyền thiết bị tại nhà máy, nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm các phương pháp xử lý hoàn tất vải dệt thoi từ sợi len lông cừu 100% II.3.1. Khảo sát và xây dựng quy trình thử nghiệm Trong dây chuyền thiết bị tại Công ty dệt Nam Định thường áp dụng để sản xuất vải len pha polyester thông thường với các tỷ lệ PET/Wool 50/50 và PET/Wool 70/30 được dệt từ sợi chưa nhuộm màu sau đó tiến hành tiền xử lý giặt và nhuộm màu cho cả 02 thành phần nguyên liệu trên máy nhuộm vải cao áp. Vải sau nhuộm được hoàn tất trên các thiết bị hiện có gồm: giặt dồn, văng sấy định hình, đốt lông, giặt, hồ hoàn tất, xông hơi hồi phục, cán ép, decatizing (gián đoạn hay liên tục). Đối với vải len 100% tại Công ty mới chỉ ở giai đoạn thử nghiệm và còn gặp nhiều vấn đề về chất lượng của vải hoàn tất. Trên cơ sở lý thuyết xử lý mặt hàng vải len đã được đề cập trong phần tài liệu. Sau khi nghiên cứu quá trình gia công xử lý của các hãng sản xuất của nhiều nước và trong điều kiện thiết bị hiện có tại phòng thí nghiệm cũng như trong sản xuất ở Việt Nam. Vải len đề tài nghiên cứu là loại vải dệt từ sợi đã nhuộm màu nhập ngoại, vì vậy trong quá trình nhuộm màu, sợi đã được xử lý qua một số công đoạn. Nên trong phạm vi đề tài, nhóm nghiên cứu chủ yếu tập trung thí nghiệm và thử nghiệm quy trình hoàn tất sau nhuộm. Quá trình thử nghiệm mẫu nhỏ để lựa chọn các thông số công nghệ cũng như xây dựng quy trình xử lý hoàn tất cho vải len dệt thoi trong phòng thí nghiệm hiện tại không có đủ điều kiện thiết bị phù hợp. Do đó, nhóm đề tài lựa chọn giải pháp cho các quá trình xử lý thử nghiệm sẽ phần lớn phải tiến hành ngay trên thiết bị của sản xuất, áp dụng cho mỗi mẫu thử nghiệm số lượng nhỏ hoặc kết hợp kèm với các loại vải len pha hiện có của Công ty đang sản xuất. Căn cứ điều kiện thiết bị hiện có, nhóm nghiên cứu xây dựng 03 quy trình công nghệ thử nghiệm hoàn tất vải len bao gồm các công đoạn xử lý trên các thiết bị như sau: *Các quy trình thử nghiệm xử lý hoàn tất vải len 100% 22
23. Bảng 3: TT Quy trình 1 Quy trình 2 Quy trình 3 1 Kiểm tra sửa lỗi dệt Kiểm tra sửa lỗi dệt Kiểm tra sửa lỗi dệt 2 Giặt dồn Giặt dồn 3 Sấy khô Sấy khô 4 Đốt đầu xơ Đốt đầu xơ Đốt đầu xơ 5 Định hình ướt Định hình ướt Định hình ướt 6 Giặt dây Giặt dây Giặt dây 7 Văng sấy chỉnh canh Văng sấy chỉnh canh Văng sấy chỉnh canh 8 Hồ mềm Hồ mềm 9 Xông hơi hồi phục Xông hơi hồi phục Xông hơi hồi phục 10 Định hình hơi áp lực Định hình hơi áp lực Định hình hơi áp lực 11 Kiểm tra phân loại Kiểm tra phân loại thành Kiểm tra phân loại thành phẩm phẩm thành phẩm Trong công nghệ xử lý hoàn tất vải len, vai trò của công đoạn định hình trước vải trong nước sôi (crabbing) và định hình hơi (dicatising) gián đoạn hay liên tục có vai trò rất quan trọng. Đây là công đoạn quyết định đến chất lượng hoàn tất của vải len 100%. Trước kia, các Công ty dệt trong nước có sản xuất mặt hàng len pha Polyeste chủ yếu áp dụng định hình hơi trên máy cán dùng băng nỉ hoặc máy cán ép dùng băng cán có phủ bề mặt bằng hợp chất silicon và ở dạng liên tục. Chất lượng vải sau định hình trên các loại thiết bị này vẫn còn nhiều hạn chế cả về độ mềm mượt và mức định hình bền đạt được chưa cao. Gần đây một số Công ty trong nước đã lắp đặt thêm loại thiết bị xử lý định hình hơi gián đoạn (A batch pressure dicatising) nhằm mục đích hoàn thiện nâng cao chất lượng cho vải len pha polyeste hiện đang sản xuất. Đồng thời làm cơ sở để bước đầu nghiên cứu thử nghiệm và sản xuất mặt hàng vải len 100%. Như phần tài liệu đã đề cập, quá trình xử lý định hình trước vải trong nước sôi (crabbing) ở dạng phẳng. Mục đích chính là để hạn chế tối đa các dạng lỗi định hình trên vải không theo ý muốn của các công đoạn xử lý ướt khác như 23
24. nhuộm hay giặt vải dạng dây xoắn sẽ dễ sinh ra các lỗi nếp gấp khó loại bỏ trong các quá trình hoàn tất sau. Quá trình định hình hơi áp lực đạt được hiệu quả định hình bền cao cho vải ở khâu hoàn tất cuối trước khi đưa vào cắt may thành sản phẩm cho người sử dụng. Mức độ định hình bền phụ thuộc các yếu tố nhiệt độ (trên 100oC), thời gian xử lý, độ ẩm và độ pH của vải Vì vậy, tất cả những giới hạn về nhiệt độ, thời gian xử lý ở nhiệt độ cao và thời gian hạ nhiệt đến khi tở vải khỏi cuộn, độ pH, hàm ẩm của vải len, loại vải bọc kèm và sức căng trong quá trình đánh cuộn đều phải được xem xét nghiên cứu và xác định chính xác để tránh cho vải len bị vàng hóa hoặc có những tổn thương khác. II.3.2. Các bước tiến hành thử nghiệm 1. Kiểm tra sửa lỗi dệt: Việc kiểm tra không phải là một quá trình hoàn tất nhưng vải thường được kiểm tra xem xét ở mỗi giai đoạn trong các quá trình của công đoạn hoàn tất. - Sau công đoạn dệt : Vải mộc được kiểm tra các lỗ thủng, vết bẩn, lỗi dệt và lỗi sợi, đánh dấu những khuyết tật và sửa chữa lại như mong muốn. Những vết bẩn nhỏ có thể loại bỏ bằng các tác nhân làm sạch (cục bộ). Một số điểm gút có thể được đẩy về mặt trái của vải. - Kiểm tra trước công đoạn xử lý cuối cùng (định hình hơi áp lực) để sửa chữa trước. Các tiêu chí cần kiểm tra bao gồm ngoại quan và các chỉ tiêu kỹ thuật khác như khổ rộng, độ xiên canh và một số lỗi mới có thể bị phát sinh. Quá trình kiểm tra được thực hiện bằng mắt trên máy kiểm tra vải, thiết bị có bề mặt dốc mờ (cho ánh sáng đi qua), vải được kéo qua trên bề mặt dốc đó một cách từ từ. Vải được chiếu sáng từ cả 2 phía để có thể nhận ra các lỗi. 2. Giặt vải len: Mục đích của công đoạn giặt là để loại bỏ các tạp chất dầu và các tạp chất khác gây nên trong quá trình kéo sợi và dệt. Việc giặt vải có thành phần len luôn phải được tiến hành thận trọng (vì thành phần len rất dễ bị tổn thương). Thông thường với vải len chưa nhuộm màu thì quá trình xử lý giặt trước nhuộm đòi hỏi phải được làm sạch để khi nhuộm màu đạt được độ bền màu và 24
25. không loang ố. Trường hợp vải dệt từ sợi đã nhuộm màu thì quá trình giặt chủ yếu để loại bỏ một số tạp chất bẩn, các chất làm trơn và giữ ẩm cho sợi trước khi dệt hoặc vết bẩn trong quá trình gia công trước đó mang lại. Trong trường hợp vải dệt đã nhuộm màu từ sợi của đề tài có thể tiến hành giặt vải trước hoặc sau quá trình đốt lông. Tuy vậy nếu vải có nhiều vết bẩn mà xử lý đốt lông trước cũng sẽ gây khó khăn cho việc loại bỏ chúng ra khỏi vải do quá trình đốt có nhiệt độ cao làm cho vết bẩn bị đóng rắn lên bề mặt. Mặt khác cũng căn cứ thực trạng chất lượng bề mặt của vải mà có thể tiến hành đốt lông (một lần hoặc 2 lần) sau một số bước công nghệ xử lý ướt. Trước hết phải lựa chọn chất giặt thích hợp. Thông thường tùy theo các chất bẩn đầu vào để lựa chọn chất giặt thích hợp, tuy nhiên thông dụng nhất là sử dụng các chất giặt có chứa dung môi hữu cơ với tác dụng để dễ dàng làm nhũ hóa các loại dầu khoáng có trên vải. Môi trường giặt trong điều kiện kiềm nhẹ, có thể sử dụng Na2CO3 hoặc amôniăc để điều chỉnh đều được. Việc sử dụng thiết bị nào là phụ thuộc kết cấu mặt hàng. Chất giặt sử dụng có thể dạng anion hoặc không ion. Để bảo đảm không ảnh hưởng đến quá trình hồ hoàn tất do yếu tố chất trợ gây lên, người ta khuyến cáo nên sử dụng chất giặt không ion là tốt hơn và chúng tôi dã chọn. Mức độ giặt trước ta phải căn cứ lượng mỡ còn dư lại trên len, mức còn lại sau giặt phù hợp nhất là 0,5 – 0,8%. Nếu lượng còn lại lớn hơn thường ảnh hưởng đến độ bền màu ma sát của vải nhuộm. Để khử mỡ (các loại dầu khoáng) tốt nhất là dùng dung môi hữu cơ, vì các chất kiềm chỉ có tác dụng loại được các loại dầu có khả năng nhũ hóa trong nó, ngược lại loại dầu khoáng không nhũ hóa được thì tác dụng của kiềm không có giá trị loại bỏ được chúng. Như trên đã nói không phải là loại bỏ hết tỷ lệ dầu trong len. Thực tế chứng minh rằng tỷ lệ còn lại này không được phép dưới 0,2% vì nếu không vải sẽ bị khô và bề mặt cứng ráp. Nước sử dụng trong giặt trước yêu cầu phải mềm để tránh tình trạng kết tủa các chất hoạt động bề mặt cũng như Ca – xà phòng lên mặt vải gây hiện tượng loang cho quá trình nhuộm. Trong công nghệ giặt có thể giảm bớt một phần chất giặt và bù vào đó bằng 1,5 g/l chất phân tán sẽ có tác dụng nhũ hóa dầu khoáng có trong len và ngăn ngừa không cho chúng tái hợp lại. 25
26. Qua nghiên cứu các chất giặt của các hãng gửi chào thì các chất giặt sau đây là loại chất giặt không ion phù hợp với yêu cầu: Sandoclean PC ; Ultravon EL; Levapon OLN Đề tài lựa chọn loại chất giặt Ultravon EL của hãng Huntsman hiện Công ty đang có để sử dụng cho việc thử nghiệm giặt mẫu vải len. Đây là loại chế phẩm trên cơ sở chất hoạt động bề mặt không ion, không có APEO, phân giải vi sinh tốt, dạng lỏng. Là chất tẩy rửa, khuếch tán và làm sạch vạn năng với tính ngấm thấu rất tốt, ít bọt, áp dụng trong các phương pháp liên tục và nửa liên tục phù hợp cho vải sợi xenlulo, len, tổng hợp và hỗn hợp của chúng. Sử dụng trong giũ hồ enzym, nấu kiềm, tẩy trắng peoxit, giặt len v.v. Bền với kiềm, đến 90% NaOH 100%; bền, ổn định rất tốt với các chất ôxi hóa Đối với mặt hàng vải len 100%, chỉ tiêu về độ co hồi phục ướt là rất quan trọng, nhất là đối với các loại quần áo mặc ngoài, nếu độ co lớn sẽ ảnh hưởng đến chất lượng đường may và kích thước của sản phẩm. Xử lý cán mịn vải len có tác dụng để đạt được độ co hồi phục, tăng độ bền, tăng khối lượng (g/m2) và tăng độ che phủ. Quá trình này muốn đạt hiệu quả cao yêu cầu phải có một thiết bị cán mịn chuyên dụng. Trong điều kiện các Công ty trong nước hiện có máy giặt dồn của M.tex cũng có được chức năng này nhưng chỉ đạt được hiệu quả giới hạn. Vải sau dệt và sửa lỗi được biên chế thành từng lô hàng và tiến hành xử lý giặt trên máy giặt dồn M.tex *Thông số công nghệ giặt: Máy giặt vải ở dạng phẳng, Chất giặt (Ultravol EL) 0,5 g/l Nhiệt độ giặt: 40oC Tốc độ vải: 60 m/ph Thời gian giặt: 60 phút Lực ép: 2,0 bar Xả tràn 10 phút và tháo kiệt Giặt nóng 40oC/ 10 phút Giặt lạnh 05 phút Ra xe. 3. Sấy khô vải len: Vải sợi len nếu xử lý làm khô ở điều kiện nhiệt độ cao sẽ bị tổn thương, xơ sẽ bị vàng hóa gây ảnh hưởng màu mẫu và giảm độ mềm mại, nếu nhiệt độ 26
27. quá cao xơ len bị cháy thành than. Đối với vải len 100% thực hiện làm khô trên máy văng sấy gia nhiệt bằng không khí nóng là phù hợp, ở đây vải vừa được chỉnh canh sợi, chỉnh khổ của vải, chỉnh sức căng của sợi dọc và sấy khô đều trên mặt vải. Các máy sấy văng dùng cho vải len thường được cung cấp thiết bị làm mát để giảm nhiệt độ của vải sau khi nó ra khỏi buồng sấy và trước khi được phân lô hay xếp lớp. Hệ thống làm mát thường thổi hay hút không khí xung quanh lên vải hay qua vải để làm mát nhất có thể cho vải ở cuối buồng sấy. Phần lớn các máy sấy văng được lắp các sensor tại đầu vào, bên trong và đầu ra của máy để đo các thông số như nhiệt độ, độ ẩm và hàm lượng nước. Sử dụng các sensor để kiểm soát sấy có thể đảm bảo điều kiện sấy tối ưu. Vì có sự khác nhau giữa các loại vải, việc lập chế độ cho máy văng về tốc độ, nhiệt độ cần đạt được tốt nhất phù hợp cho mỗi loại vải. Tuy vậy, vẫn phải hết sức chú ý đến khối lượng riêng của vải, nếu vải quá dày và nặng thì dễ gây ảnh hưởng sai lệch về mật độ giữa phần vải gần biên so với giữa tấm vải (mật độ sợi dọc gần 2 biên dễ bị thưa hơn). Để khắc phục hiện tượng này cần lưu ý trước khi vải vào buồng sấy phải được ép nước thật đều, chỉ để lại lượng nước ở mức thấp(≈ 70%), tốc độ gió nóng thổi lên mặt vải ở mức vừa phải (mức 1) và điều chỉnh thổi đều trên cả 2 mặt vải. Nếu hàm lượng nước trên vải không đều trước khi sấy dễ dẫn đến hiện tượng sấy quá mức không đều. Thực tế thường là vải bị quá sấy khi qua máy văng sấy và hàm ẩm còn lại thấp, phải sau nhiều tuần để vải quá khô mới có thể điều hòa tới mức ẩm đồng nhất khi vải nó được xếp lớp trên xe hay chất trong kho. Độ co hồi phục có thể đạt được một phần trong khi sấy, nhờ việc điều chỉnh các thông số áp dụng bao gồm: lượng kéo căng hay cấp bù, độ giãn trương nở của vải, nhiệt độ và hàm ẩm mà vải rời ghim của máy văng. Căn cứ điều kiện thiết bị hiện có tại Công ty, để giảm bớt những ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình sấy và chỉnh canh sợi trên vải, nhóm đề tài lựa chọn nhiệt độ sấy của gió nóng là 140oC trong thời gian ≤ 50 giây - Thông số công nghệ văng sấy: Nhiệt độ sấy khô: 140oC Tốc độ vải: 20 m/ph 27
28. Mức cấp bù 5% Lực ép: 2,0 bar Tốc độ gió quạt ở mức vừa phải (mức 1) - Đánh giá chất lượng vải sau sấy: không còn lại các vết bẩn trên bề mặt, vải khô đều, giữ được vẻ mềm mại, không sai lệch màu mẫu và đảm bảo chỉnh canh sợi ngang và sợi dọc không bị xiên chéo hoặc cong võng. 4. Công đoạn đốt đầu xơ: Vì điều kiện trong phòng thí nghiệm không thể tiến hành đốt trên mẫu nhỏ, chúng tôi chỉ có thể thử nghiệm nguyên khổ với số lượng ít ghép vào cùng lô hàng khác để xem kết quả và chọn công nghệ đốt phù hợp. Để đốt lông trên bề mặt vải được triệt để, vải được sấy sơ bộ bằng các lô sấy có sử dụng nhiệt độ của hơi nước bão hòa và sấy ở ≈ 120oC. Kết hợp có hệ thống các trục chải quay ngược chiều vải chuyển động cho các đầu xơ đứng thẳng trên mặt vải trước khi đi vào miệng lửa đốt, làm tăng hiệu quả cho quá trình đốt đầu xơ. Trong công nghệ hoàn tất vải len, để làm sạch các đầu xơ trên bề mặt vải cũng có thể áp dụng đốt lông sau đó vải được xử lý qua một số công đoạn khác và lại được xử lý quá trình xén đầu xơ hay đốt lại lần 2. Máy đốt đầu xơ áp dụng cho thử nghiệm được cấu tạo với 04 miệng lửa đốt bằng khí gas, đảm bảo ngọn lửa cháy xanh đều dọc theo chiều dài miệng lửa và duy trì ổn định trong suốt quá trình vận hành đốt. Thông số công nghệ đốt: Thí nghiệm 03 chế độ đốt đón (chiều vải chuyển động ngược chiều ngọn lửa đốt), đốt trực diện (ngọn lửa đốt thẳng góc với mặt vải) và đốt đuổi (chiều vải chuyển động xuôi chiều ngọn lửa đốt). Áp dụng chế độ đốt cho 02 phải và 02 trái Tốc độ vải 60 m/phút Dập lửa bằng hơi bão hòa được phun trực tiếp trên mặt vải. *Đánh giá chất lượng đốt đầu xơ: Trong 03 kiểu đốt với cùng điều kiện về nhiệt độ và tốc độ, đánh giá theo phương pháp chuyên gia cho thấy: Với vải dệt từ sợi 100% len lông cừu rất nhạy cảm với nhiệt độ của ngọn lửa đốt, nếu nhiệt quá cao sẽ làm tổn thương đến xơ len trong cấu trúc của vải và thường làm mất đi tính mềm mại. Mẫu vải 28
29. được đốt một lần, áp dụng chế độ trực diện đạt được yêu cầu chất lượng vải sau đốt sạch các đầu xơ và được lựa chọn để triển khai xử lý mẫu lớn. Sau quá trình đốt lông vải len thường để lại trên mặt vải nhiều tàn tro cần phải được tách bỏ khỏi vải, để thực hiện việc này có hiệu quả, nhóm đề tài lựa chọn thiết bị giặt ướt dạng dây xoắn. Đối với vải len 100%, quá trình giặt vải dạng dây xoắn cũng hay để lại các vết nếp gấp trong quá trình giặt vải được qua các trục ép với lực ép lớn. Để tránh được hiện tượng này cần thiết phải xử lý định hình ướt cho vải trên các thiết bị định hình bằng nước sôi và vải dạng phẳng. 5. Công đoạn định hình ướt (crabbing) Công đoạn định hình ướt sẽ định hình bền vải trong khi ở trạng thái phẳng và được giữ căng. Nó có thể được sử dụng để ổn định vải trước khi xử lý ướt ở dạng dây hoặc loại bỏ những vết nếp gấp trong quá trình xử lý trước đó. Vải được đánh thành cuộn có quấn kèm cùng với vải lót được dệt từ nguyên liệu sợi bông pha PET. Sơ đồ thiết bị định hình nấu đang tở vải Cuộn vải được ngâm trong máng nước sôi vừa được quay và ép với áp lực. Thời gian xử lý trên máy crabing tùy thuộc vào yêu cầu về mức độ định hình cho vải, thông thường với vải dệt từ sợi đã nhuộm màu không phải tiến hành các quá trình nhuộm và giặt sau nhiều ở dạng dây xoắn thì không đòi hỏi phải xử lý thời gian dài. Trong trường hợp này nhóm đề tài lựa chọn thông số công nghệ của máy giặt sau: Nhiệt độ bể nước: 98oC 29
30. Thời gian quay ép 02 lần đảo chiều vải. Tốc độ vải: 20 m/ph Sau đó tiến hành ra vải qua máng xả nước lạnh. Sau khi xử lý định hình ướt, vải len cần được xử lý giặt ở dạng dây để làm sạch và cải thiện độ mềm mại. 6. Giặt vải len dạng dây xoắn: Sử dụng máy giặt vải dạng dây xoắn, mỗi dây vải được nối thành một vòng khép kín và tuần hoàn liên tục trong quá trình giặt. Để nâng cao độ bền màu và làm sạch các chất bẩn trên vải, trong bể giặt có đưa thêm hóa chất, tốt nhất là các chất giặt không ion để không làm ảnh hưởng chất lượng quá trình xử lý sau như quá trình hồ mềm. Máy giặt vải dạng dây xoắn. Vải ở dạng dây được ngấm ướt hoặc phun ướt trong dung dịch giặt ở đáy của thiết bị. Sau đó vải được kéo lên trên và đưa qua 2 trục ép. Dung dịch ép được thu lại vào máng phía dưới trục ép và có thể được thải bỏ hoặc quay trở lại đáy của thiết bị. - Thông số công nghệ giặt: Chất giặt (Sandoclean PC) 0,5 g/l Nhiệt độ giặt 45oC Tốc độ vải 50 m/phút Thời gian giặt 60 phút  Xả dung dịch  Giặt nóng 40oC/10 phút  Giặt lạnh 10 phút  Ra xe 30
31. Kết quả đạt được: Vải sạch các vết bẩn và tàn tro sau đốt, cải thiện được độ mềm mại hơn. *Sấy khô: Trên máy văng sấy tương tự như quá trình sấy vải sau quá trình giặt dồn nêu ở trên. 7. Làm mềm vải len: Trong nhiều trường hợp xơ sợi len đã được lựa chọn loại xơ mảnh đạt được độ mềm mại tương đối cao thì với vải len 100% có thể không cần phải tiến hành xử lý hồ mềm bằng các chất làm mềm mà chỉ cần tiến hành xử lý qua các công đoạn hoàn tất cơ học là đủ. Trường hợp mong muốn để vải len có cảm giác sờ tay tốt và mềm mại hơn, có thể dùng các loại hồ mềm để cải thiện đặc tính ngoại quan cho vải. Các loại hồ mềm có nguồn gốc khác nhau cho các kết quả khác nhau. Với vải len 100% theo thiết kế của đề tài là mục tiêu cho vải may mặc ngoài, nên yêu cầu độ mềm vừa phải và có được cảm giác sờ tay dễ chịu, vì vậy cần sử dụng hồ mềm nguồn gốc silicon hoặc axit béo. Theo xu thế chung ngày nay, mặt hàng vải len 100% chỉ nên sử dụng hồ mềm ở mức giới hạn thấp để vừa có được tính chất mềm mại nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu giảm thiểu hóa chất thải trong quá trình sản xuất ra môi trường. Thí nghiệm lựa chọn đơn công nghệ hồ mềm cho vải len với các loại hồ mềm của các hãng khác nhau là hồ mềm silicon có kích cỡ hạt micro. Có khả năng thấm sâu vào xơ sợi, tạo cảm giác mềm mượt cao và bền trong quá trình sử dụng. Thí nghiệm mẫu ngấm ép ở các mức nồng độ khác nhau và sấy vải trong phòng thí nghiệm Viện, lựa chọn đơn công nghệ phù hợp nhất để áp dụng. Bảng 4: Các đơn thí nghiệm mẫu nhỏ xử lý hồ mềm vải len 100% Đơn Đơn Đơn Đơn Đơn Đơn Đơn Đơn Đơn Tên hồ mềm 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 Mesoft ULC g/l) 4 8 12 Ultratex FW(g/l) 4 8 12 Stapan MF(g/l) 4 8 12 CH3COOH 1,0 ml/l Thông số công nghệ ngấm ép và sấy: 31
32. Mức ép 70% Nhiệt độ sấy 140oC/ 40 giây So sánh các mẫu vải được xử lý hồ mềm, mẫu vải hồ mềm theo đơn 2.2 là vừa đủ có thể đáp ứng yêu cầu của sản phẩm may mặc ngoài và được lựa chọn cho quá trình xử lý mẫu lớn. Quá trình xử lý hồ mềm vải len trên mẫu lớn được thực hiện trên máy văng sấy. Trong một số trường hợp không đòi hỏi mức độ chất lượng cao và để giảm bớt một bước sấy khô trước đồng nghĩa với việc giảm chi phí, người ta cũng có thể ngấm ép hồ ngay trên vải ướt. Nhưng muốn đạt được độ đồng đều cao thì quá trình hồ mềm lên vải phải được tiến hành ngấm ép hồ trên vải đã qua sấy khô. Vải sau khi ngấm ép hồ mềm được xử lý sấy khô ở nhiệt độ phù hợp cho loại hồ và phù hợp với tính chất của nguyên liệu vải. Trong quá trình hoàn tất vải len 100% thì mỗi lần xử lý qua máy văng sấy đều phải đặc biệt chú ý đến việc chỉnh canh và mức cấp bù trước khi vải vào sấy khô. Có như vậy thì các quá trình xử lý sau mới có thể giữ được cho vải đạt được các chỉ tiêu về độ co cũng như các yêu cầu về ngoại quan của vải. * Thông số công nghệ hồ mềm cho vải len trên máy văng sấy: Hồ mềm (Ultratex FW) 8 g/l CH3COOH 1,0 ml/l Lực ép 2,0 Bar (mức ép 70%) Nhiệt độ sấy 140oC Tốc độ vải 20 m/phút Mức cấp bù: 5% Tốc độ gió sấy vừa phải (mức thấp) Đảm bảo chỉnh canh sợi không bị xiên chéo hay cong võng. Làm nguội vải bằng quạt không khí mát trước khi được xếp lên xe. 8. Quá trình điều hòa ẩm và hồi phục bằng xông hơi (spongging) Mục đích là tăng ẩm cho vải len trong khi hoàn tất khô, mức ẩm ít nhất là 14% cần được coi là giá trị tối thiểu để vải len đạt được thỏa mãn các giá trị của mỗi công đoạn hoàn tất như chải, cắt lông, là ép và định hình xông hơi áp lực. Hàm ẩm cuả vải sau sấy văng ít khi lớn hơn 10% và còn có thể thấp tới 2%. Trừ khi vải được để lâu trong kho hàng vài tuần tại độ ẩm tương đối môi 32
33. trường 65%. Vì vậy cần thiết có máy chưng hấp kết hợp tạo ẩm, hoặc máy điều ẩm riêng biệt. Trong mọi trường hợp, len hấp thụ nước đều giải phóng nhiệt và phụ thuộc vào hàm ẩm ban đầu của xơ len và tổng lượng nước được hấp thụ. Quá trình điều hòa làm mát cho vải có thể thực hiện bằng cách bay hơi một lượng nhỏ hàm ẩm đưa vào bằng cách hút không khí qua vải. Nếu nhiệt giải phóng này không được lấy đi sẽ có thể làm cho hàm ẩm trở nên không đều trong quá trình bảo quản sau khi điều hòa. Các máy điều hòa ẩm dựa trên 4 nguyên lý: - Phơi vải trong không khí ẩm. - Phun nước lên vải. - Ngâm vải trong nước nóng sau đó làm mát bằng bay hơi. - Phun hơi nước cho vải rồi làm mát. Quá trình xông hơi hồi phục (spongging) nhằm giảm độ co hồi phục cho vải len. Vải được hồi phục trong quá trình chuyển động cấp vải trên băng chuyền có đục lỗ hoặc vách điều hòa gió mà ở đó được xông hơi, làm lạnh và sấy khô mà không có sức căng. Vì thế đôi khi nó còn được gọi là «phòng co hơi». Những cải tiến gần đây trong thiết bị spongging bao gồm quá trình cấp bù vào băng chuyền và sử dụng tác động rung làm tăng khả năng hồi phục của vải. Quá trình xông hơi không cho hiệu quả nhiều trong việc hồi phục vải vì khả năng hàm ẩm của vải không cao. Trung bình là khoảng một nửa độ co hồi phục của vải bị mất đi trong quá trình hồi phục vải bằng xông hơi thông thường. Máy xông hơi hồi phục cho hàm ẩm của vải được thiết kế có sử dụng hệ thống phun ẩm dạng sương, sau đó vải được xông hơi và làm nguội bằng quạt hút. Sự hồi phục vải có thể đạt được kết quả tốt hơn nếu hàm ẩm của vải cơ bản được cải thiện trước hoặc trong công đoạn xông hơi của quá trình. Sau công đoạn xông hơi, vải được gia nhiệt sấy nhờ hệ thống quạt sấy gió nóng khô trên băng chuyền dạng lưới rung. Cuối cùng là công đoạn làm nguội cũng nhờ hệ thống quạt hút gió qua mặt vải. 33
34. Sơ đồ máy xông hơi hồi phục Biella Shrunk. - Thông số công nghệ xông hơi hồi phục: Xông hơi bão hòa trực tiếp đều trên mặt vải, mức xông hơi số 4. Tốc độ vải 10 m/ph. Cấp bù 10% Có sấy khô và làm rung hồi phục cho vải. 9. Định hình hơi áp lực: Về phương diện hóa học, len bao gồm các phần tử protein polypeptit. Qua nghiên cứu cấu trúc cho thấy, khoảng 25-30% protein của len có cấu trúc tinh thể, protein nhỏ li ti và thon dài nằm trong khối phi tinh thể của các chuỗi protein. Phần tinh thể của protein tạo độ cứng và độ bền cho xơ, trong khi quá trình định hình lại có ảnh hưởng lớn tới vùng vô định hình của xơ. Các mạch phân tử trong vùng vô định hình được kết hợp với nhau bằng 2 dạng liên kết “mạnh” và “yếu”, phụ thuộc vào năng lượng yêu cầu của sự hình thành liên kết. Các liên kết yếu là các liên kết dạng ion, liên kết phân cực, phân tán và các tương tác kị nước, còn các liên kết ngang hóa học giữa mạch protein là các liên kết mạnh. Dưới điều kiện xử lý phù hợp của quá trình này, sự định hình bền xảy ra bởi sự sắp xếp lại các liên kết ngang disulphit, làm ổn định cấu trúc protein. Nếu ở điều kiện thường, định hình bền chỉ có thể diễn ra ở trên nhiệt độ tinh thể hóa tương ứng với mỗi hàm ẩm của len. Cơ sở hóa học cho sự sắp xếp lại các liên kết ngang disulphit là phản ứng trao đổi thiolate-disulphide. 34
35. Xử lý định hình hơi áp lực cho vải len là một trong các quy trình hoàn tất nhằm định hình độ dày và kích thước của vải. Nó cũng làm tăng độ mượt mà bề mặt và làm thay đổi độ mềm mại của vải. Độ co hồi phục và độ giãn trương nở thường thay đổi phụ thuộc rất nhiều vào các điều kiện xử lý. * Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình xử lý định hình hơi áp lực - Ảnh hưởng của hàm ẩm ban đầu của len Khi hơi nước đến được với một lớp vải nào đó và ngưng tụ, vải len và vải bọc hấp thụ nước và giải phóng năng lượng, đó là « nhiệt hấp thụ ». Năng lượng này phát ra khi nước được hấp thụ hóa học bởi một vật liệu ưa nước bất kỳ nào. Trong trường hợp này nhiệt độ của vải len và vải bọc có thể cao hơn nhiệt độ hơi nước. Lượng nhiệt mà 1 đơn vị khối lượng len giải phóng phụ thuộc vào hàm ẩm ban đầu và cuối cùng của len và vải bọc, lượng nhiệt đó sẽ lớn nhất khi hàm ẩm nhỏ nhất, ở độ ẩm bất kỳ hàm ẩm của vải bông bằng khoảng 1/3 so với len và lượng nhiệt khi hấp thụ nước bằng khoảng 1/5 của len. Bằng thực nghiệm đã cho thấy việc định hình hơi áp lực đối với vải len chưa được điều hòa thích hợp sẽ dẫn đến ố vàng và mức định hình bền thấp hơn do nhiệt độ của cuộn vải sẽ cao hơn nhiệt độ của hơi nước rất nhiều. Các phép đo cũng chỉ ra rằng độ chênh lệch nhiệt độ khi hơi nước chuyển động vào bên trong cuộn vải có thể làm cho việc định hình hơi áp lực không được đều khắp. Sự chênh lệch nhiệt độ này dẫn đến sự không đồng đều trong xử lý vải. Trên thực tế trước khi định hình hơi áp lực, các quá trình xử lý được thực hiện trước bao gồm sấy ở máy văng có thể ở hàm ẩm thấp, sau quá trình này vải có hàm ẩm khoảng 2-8%. Khoảng giá trị này không phải là giá trị tối ưu cho quá trình định hình hơi áp lực. Mức ẩm ít nhất là 14% cần được coi là giá trị tối thiểu để vải len đạt được thỏa mãn các giá trị của mỗi công đoạn hoàn tất định hình hơi áp lực. Sự điều hòa ẩm, khi vải được xếp thành lớp hoặc được cuộn lại rất chậm và có thể kéo dài nhiều tuần. Một quá trình điều hòa để tăng hàm ẩm của vải lên ít nhất 15-20% là cần thiết để tăng hiệu quả định hình bền. -Tác dụng của vải bọc kèm 35
36. Các loại vải lót khác nhau về độ dày, mật độ sợi, kiểu dệt, thành phần sợi, có những tác dụng khác nhau đối với quá trình. Tuy nhiên đối với một loại vải bọc kèm nhất định, sự khác nhau chủ yếu là ở độ căng vải bọc, nhiệt độ và hàm ẩm. + Thành phần của vải bọc kèm Ẩm ngưng tụ trong cuộn vải trong pha gia nhiệt có thể vượt quá khả năng hấp thụ của vải lót. Phần nước đã ngưng tụ quá mức có thể ở dạng nước tự do trong vải bọc hoặc có thể được vải len hấp thụ. Việc di chuyển của nước từ vải bọc vào vải len có thể làm tăng hàm ẩm của vải. Việc hấp thụ nước dư này dẫn đến việc tăng nhiệt độ của vải len do sự hấp thụ này tiếp tục phát sinh nhiệt. Hàm ẩm sẽ tăng ít hơn khi vải bọc được làm từ vải bông và cao hơn khi vải bọc được làm từ Polyester hoặc nylon. Sự khác nhau đó là do sợi bông, sợi polyester và sợi nylon có khả năng hấp thụ hơi ẩm khác nhau, và khả năng truyền hơi ẩm sang vải len của chúng cũng khác nhau. + Độ căng của vải bọc Cần phải kiểm soát kỹ độ căng của vải bọc. Vải phải được kéo với một áp lực hợp lý để tạo ra được sự thay đổi trên cấu kết bề mặt xốp và độ dày mong muốn. Đôi khi áp lực của vải lót làm giảm độ dày của vải cho tới khi đạt độ dày yêu cầu. Nói chung với vải lót dệt kiểu satanh, độ bóng của vải sẽ tăng khi tăng độ căng. Người ta thường sử dụng một áp lực liên tục lên vải để làm giảm độ dày của vải trước khi định hình hơi áp lực, và trong trường hợp này độ căng của vải lót phải đạt được đủ lớn để có được những hiệu quả làm phẳng đặc biệt. Nếu sức căng của vải bọc quá lớn, các cuộn vải sẽ chặt quá gây ra những tác dụng không mong muốn Sức căng của vải bọc cao làm giảm khả năng thấm hơi và sự khác nhau nhiều về áp lực dọc cuộn vải khi thanh lọc. Điều này có nghĩa là áp lực và nhiệt độ bên trong cuộn vải có thể lớn đến mức tạo ra những định hình bền trước cuộn vải được gia nhiệt đúng quy cách. Trong những trường hợp như vậy không thể có được sự đồng đều trong định hình bền của toàn bộ cuộn vải, cho dù hơi nước có được thổi vào theo các hướng khác nhau. Việc thanh lọc bằng bơm chân không có thể làm giảm áp lực hơi nước, và do đó làm giảm những định hình bền không mong muốn ở giai đoạn này của quá trình. Vết vân sóng là một hậu quả không mong muốn khác có thể xảy ra đối với những cuộn vải quá chặt. 36
37. + Nhiệt độ của vải bọc Khi vải bọc được sử dụng liên tục với chu trình cuốn, xông hơi và tở vải, vải bọc kèm có xu hướng dần dần tăng hàm ẩm. Ở một số máy, các trục sấy được dùng để làm cho vải lót không bị bão hòa nước. Khi cuộn vải được hình thành với vải lót ấm (do được gia nhiệt từ chu trình định hình trước đó), vải lót sẽ làm nóng vải len và nhiệt độ lên khoảng 60-70oC trước khi vải được đưa vào nồi hấp. Kết quả là sẽ có ít hơn lượng hơi nước ngưng đọng trên vải ấm để vải đạt được nhiệt độ 100oC so với những vải ở nhiệt độ bình thường (khoảng 3% nước sẽ cần cho vải ở nhiệt độ 60oC so với khoảng 6% cho vải ở nhiệt độ 20oC). Do đó hàm ẩm của vải chỉ tăng lên rất ít khi nhiệt độ của vải bọc tăng. Nếu vải được tở khỏi cuộn khi nó vẫn còn nóng, thì định hình dính có thể sẽ không xảy ra khi làm mát. Cách này đã được sử dụng để giảm độ bóng định hình dính sau quy trình định hình hơi áp lực. Độ co hồi phục có thể giảm nếu vải được tháo ra và làm mát không kéo căng. *Sơ đồ thiết bị định hình hơi áp lực Trong quá trình định hình hơi áp lực, vải len được cuộn cùng với vải bọc kèm trên một thùng trụ có khoan lỗ và được xử lý trong nồi hấp cùng với hơi nước dưới áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, có rất nhiều kiểu thiết kế khác nhau nhưng các bộ phận cơ bản nhất đều bao gồm: 1. Bộ phận chuẩn bị vải, vải bọc và tở cuộn ra sau khi định hình. 2. Hệ thống dịch chuyển để đưa cuộn vải vào và ra khỏi nồi hấp. 37
38. 3. Nồi hấp với các vách được đốt nóng, buồng hấp được nối với bơm hút chân không. 4. Bộ phận làm mát vải sau khi xử lý. Trong quá trình định hình hơi áp lực, vải len có hàm ẩm trong khoảng 5 đến 15%, được nằm xen kẽ với một vải bọc kèm và đưa vào thùng áp lực. Không khí ở trong nồi hấp và ở trong cuộn vải được hút hết ra và thay vào đó là hơi nước sẽ được thấm vào các lớp của cuộn vải len và vải bọc. Có hệ thống bơm chân không để hút không khí ra khỏi nồi hấp trước khi đưa hơi nước vào. Công việc này là bắt buộc để đảm bảo nhiệt độ bên trong nồi hấp đạt được tới giá trị cần thiết. (Ở mức áp suất 200 kPa, với 20% không khí trong hơi nước bão hòa nhiệt độ có thể giảm đi 7oC). Việc rút hết không khí ra khỏi len tránh được hiện tượng oxy trong không khí có thể phản ứng với len gây ố vàng và giảm tác dụng định hình bền. Hơn nữa một số màu nhuộm không bền vững khi bị oxy hóa và màu nhuộm sẽ bị ảnh hưởng ít nhiều. Sau khi hút sạch không khí, vải được gia nhiệt bằng hơi bão hòa đến nhiệt độ giữa 110-130oC trong một vài phút, hàm ẩm của vải có thể tăng tới cực đại khoảng 6-8%, hơi nước cấp nhanh cho đến mức áp suất cần thiết và duy trì mức đó trong một thời gian, thường là dưới 5 phút, phụ thuộc vào kích thước và độ xốp của cuộn vải và vào áp suất hơi bão hòa. Hơi nước đưa vào cuộn vải được tuần hoàn từ ngoài vào trong và từ trong ra ngoài. Sau đó xả áp suất bằng cách mở van thông hơi của nồi hấp. Cuộn vải được làm nguội trước khi tở ra bằng cách hút không khí nguội bên ngoài vào trong buồng hấp hoặc trong khi tở vải sẽ được làm nguội bằng không khí xung quanh. Vải bọc được chạy qua trục sấy đã được đốt nóng bằng hơi trước để làm khô đều trước khi nó được cuốn lại, chuẩn bị cho lần sau. Vải bọc có nhiều loại khác nhau về thành phần, độ dày, mật độ sợi của vải. Trước đây loại vải bọc phổ biến nhất là dùng vải bông dệt thoi có trọng lượng nặng. Hiện nay loại phổ biến là dùng vải được dệt từ sợi tổng hợp dọc lõi philament bọc bông bên ngoài. Có hai loại vải bọc chính được dùng để tạo ra các hiệu ứng bề mặt khác nhau trên vải xử lý: Vải bọc sa tanh trơn và ít bị nén tạo ra bề mặt bóng láng cho vải len. Vải bọc Molleton mềm hơn và thường được dệt tuyết, vì vậy loại này cho kết quả xốp hơn và kém bóng hơn. Khối lượng vải bọc có thể bằng 2-3 lần khối lượng của len trong mỗi cuộn. Việc kiểm soát độ 38
39. căng của vải bọc, làm tăng sự ổn định của áp lực cơ học tác động lên vải. Để giảm thiểu tác động của lực nén lên vải tại phần giữa cuộn, giảm độ căng của vải bọc trong khi đánh cuộn vải. Thiết kế vải bọc cũng liên tục được cải tiến để tăng thời gian sử dụng của nó và đáp ứng được các yêu cầu về định hình hơi áp lực của các loại vải len nhẹ. Điều quan trọng là giảm được độ xốp bề mặt của vải bọc để tránh những tác động xấu lên các loại vải nhẹ. Tuy nhiên nếu ở các điều kiện lý tưởng, độ pH, hàm ẩm của vải và của vải bọc luôn được kiểm soát, việc hoàn toàn loại bỏ sự khác nhau giữa các lô hàng sau xử lý vẫn có thể sẽ khó đạt được khi việc định hình hơi áp lực vẫn còn áp dụng quy trình gián đoạn. Để khắc phục độ đồng đều này tốt hơn cả vần là xử lý trên các thiết bị dạng liên tục, tuy vậy nó cũng còn có mặt hạn chế hơn so với gián đoạn ở mức độ định hình bền. *Thông số công nghệ xử lý như sau: Vải bọc kèm được dệt từ sợi PET/CO, kiểu dệt satin. Hút chân không: 60 giây Nhiệt độ định hình: hơi bão hòa nhiệt độ 120oC Thời gian: 4,5 phút Xả áp và hạ nhiệt tới 80oC Làm nguội bằng quạt hút để tách bỏ phần ẩm dư trong quá trình xông hơi. Tở vải ra xe kết hợp với việc làm mát bằng quạt gió trên băng tải dẫn vải để vải xuống xe đạt tới nhiệt độ môi trường xung quanh. *Đánh giá kết quả thử nghiệm: So sánh các mẫu vải sau xử lý hòan tất theo 03 quy trình thử nghiệm cho thấy: Mẫu vải len 100% xử lý theo quy trình 1 (bảng 3) cho kết quả vải len về chất lượng ngoại quan cũng như độ mềm mượt đạt được tốt nhất.Chỉ tiêu về đô co hồi phục của vải len theo phương pháp ngấm ướt tĩnh vải ở trạng thái tự do (điều hòa – sấy – ngấm ướt 30 phút/25oC – sấy - điều hòa) cũng cho kết quả mẫu vải xử lý theo quy trình 1 đạt được chỉ tiêu độ co hồi phục thấp nhất. Đề tài lựa chọn phương án xử lý trên mẫu lớn theo quy trình thử nghiệm 1. II.3.3. Áp dụng triển khai thử nghiệm mẫu lớn 39
40. Dựa trên điều kiện thiết bị của sản xuất tại Công ty, nhóm nghiên cứu lựa chọn quy trình 1 để áp dụng thử nghiệm mẫu lớn như sau: Kiểm tra sửa lỗi dệt Giặt dồn Sấy khô Đốt lông Giặt kết hợp Crabing Giặt dây xoắn Sấy khô và hồ mềm Xông hơi hồi phục Định hình hơi áp lực Kiểm tra phân loại thành phẩm 40
41. Sau đây là các bước thực hiện: 1. Kiểm tra sửa lỗi dệt - Vải được chiếu sáng từ cả 2 phía trên máy kiểm vải để có thể nhận ra các lỗi trên vải mộc gồm các lỗ thủng, vết bẩn, lỗi dệt và lỗi sợi, đánh dấu những khuyết tật và sửa chữa lại như mong muốn. Những vết bẩn nhỏ có thể loại bỏ bằng các tác nhân làm sạch (cục bộ). Một số điểm gút có thể được đẩy về mặt trái của vải. 2. Giặt vải len Vải sau dệt và sửa lỗi được biên chế thành từng lô hàng và tiến hành xử lý giặt trên máy giặt dồn (M.tex – Đức) *Thông số công nghệ giặt: Máy giặt vải ở dạng phẳng, Chất giặt (Ultravol EL) 0,5 g/l Nhiệt độ giặt: 40oC Tốc độ vải: 60 m/ph Thời gian giặt: 60 phút Lực ép: 2,0 bar Xả tràn 10 phút và tháo kiệt Giặt nóng 40oC/ 10 phút Giặt lạnh 05 phút Ra xe. 3. Sấy khô vải len Căn cứ điều kiện thiết bị hiện có tại Công ty, để giảm bớt những ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình sấy và chỉnh canh sợi trên vải, nhóm đề tài lựa chọn sấy vải len trên máy sấy văng có hệ thống ngấm ép hồ, chỉnh canh vải và có điều chỉnh được chế độ cấp bù. Sau khi sấy khô vải được qua hệ thống làm mát bằng quạt không khí nguội. - Thông số công nghệ văng sấy: Nhiệt độ sấy khô: 140oC Tốc độ vải: 20 m/ph Mức cấp bù 5% Lực ép: 2,0 bar Tốc độ gió quạt ở mức vừa phải (mức 1) 41
42. - Đánh giá chất lượng vải sau sấy: không còn lại các vết bẩn trên bề mặt, vải khô đều, giữ được vẻ mềm mại, không sai lệch màu mẫu và đảm bảo chỉnh canh sợi ngang và sợi dọc không bị xiên chéo hoặc cong võng. 4. Công đoạn đốt đầu xơ: Đốt theo kiểu trực diện cho hiệu quả cao và ít tổn thương đến xơ len trong cấu trúc của vải, các đầu xơ được đốt sạch hơn, vì vậy trong 3 kiểu đốt, đốt trực diện được lựa chọn để triển khai xử lý mẫu lớn. Thông số công nghệ đốt: Thực nghiệm đốt một lần, áp dụng chế độ đốt trực diện (chiều vải chuyển động thẳng góc ngọn lửa đốt). Vải được đốt cho 02 phải và 02 trái Tốc độ vải 60 m/phút Dập lửa bằng hơi bão hòa được phun trực tiếp trên mặt vải. 5. Công đoạn định hình ướt (crabbing) - Thông số công nghệ của máy giặt sau: máy giặt đơn dạng cuộn vải dạng mở khổ. Nhiệt độ bể nước: 98oC Thời gian quay ép: 02 lần đảo chiều vải. Tốc độ vải: 20 m/ph Sau đó tiến hành ra vải qua máng xả nước lạnh. 6. Giặt vải len dạng dây xoắn: - Thông số công nghệ giặt: Máy giặt vải dạng dây xoắn. Chất giặt (Sandoclean PC) 0,5 g/l Nhiệt độ giặt 45oC Tốc độ vải 50 m/phút Thời gian giặt 60 phút  Xả dung dịch  Giặt nóng 40oC/10 phút  Giặt lạnh 10 phút  Ra xe 7. Làm mềm vải len: Trước khi xử lý hồ mềm, vải được văng sấy khô tương tự như quá trình sấy vải sau quá trình giặt dồn nêu ở trên. * Thông số công nghệ hồ mềm cho vải len trên máy văng sấy: Hồ mềm (Ultratex FW) 8 g/l 42
43. CH3COOH 1,0 ml/l Lực ép 2,0 Bar (mức ép 70%) Nhiệt độ sấy 140oC Tốc độ vải 20 m/phút Mức cấp bù: 5% Tốc độ gió sấy vừa phải (mức thấp) Đảm bảo chỉnh canh sợi không bị xiên chéo hay cong võng. Làm nguội vải bằng quạt không khí mát trước khi được xếp lên xe. Chú ý: Một điểm đặc biệt cần lưu ý khi xử lý vải len 100% trên tất cả các công đoạn hoàn tất theo kinh nghiệm của các nhà sản xuất là: vải khi ở dạng phẳng và làm khô phải luôn được xếp lên một thiết bị đặc biệt khác với các loại xe chứa và vận chuyển vải thông thường để giảm nhẹ tải trọng và ít tạo các nếp gấp của các lá vải xếp trên xe ở mức thấp nhất. Trường hợp nếu vải được đánh cuộn cũng chỉ ở mức căng thấp, số lượng vải được xếp lên xe hoặc cuộn chỉ nên để ở mức độ nhất định không quá nhiều (trung bình có khối lượng 80 ÷ 100 kg/xe). Vải xếp trên loại xe này sẽ có điều kiện để hồi ẩm tốt đồng thời không tạo các nếp gấp không mong muốn do tải trọng của chính các lớp vải nén ép lên nhau. 8. Quá trình điều hòa ẩm và hồi phục bằng xông hơi (spongging) - Thông số công nghệ xông hơi hồi phục: máy xông hơi phòng co (Biela – Italia) Phun ẩm dạng sương, mức phun 30 lít/ phút Xông hơi bão hòa trực tiếp đều trên mặt vải, mức xông hơi số 4. Tốc độ vải 10 m/ph. Cấp bù 10% Có sấy khô và làm rung hồi phục cho vải. Ra vải dạng lá xếp đều trên xe. Để hạn chế tối đa các lỗi còn lại trên vải thành phẩm, (trừ các trường hợp các lỗi quá giới hạn sửa chữa) trước khi xử lý định hình hơi áp lực là bước xử lý cuối cùng và có vai trò quyết định đến chất lượng hoàn tất cũng như ngoại quan của vải, tất cả các lỗi có thể sửa chữa phải được kiểm tra và khắc phục. 9. Định hình hơi áp lực: Một yêu cầu đặc biệt quan trọng trong khâu xử lý định hình hơi áp lực là vải len và vải bọc cuộn kèm đều phải được làm sạch các tạp chất trên bề mặt và có độ ẩm đều khắp theo cả chiều dài và chiều khổ. Quá trình đánh cuộn phải 43
44. được khống chế sức căng vừa phải và điều chỉnh cho các lớp vải trong cuộn không bị xiên canh. Phần dư của vải bọc kèm phía trong lõi cuộn và bọc ngoài cùng tối thiểu không ≤ 20 mét dài để đảm bảo cho quá trình định hình vải len đạt được chất lượng đồng đều trong mỗi cuộn. Việc nối các đầu tấm vải len trong mỗi cuộn cũng phải đặc biệt chú ý, đường may bằng máy khâu chao phải thẳng theo sợi ngang và chỉ may không quá to để không tạo ra các vết hằn trên mặt vải trong quá trình định hình hơi áp lực. *Thông số công nghệ xử lý như sau: máy định hơi áp lực gián đoạn (Biela – Italia) Vải bọc kèm được dệt từ sợi PET/CO, kiểu dệt satin. Hút chân không: 60 giây Nhiệt độ định hình: hơi bão hòa nhiệt độ 120oC Hơi nước bão hoà được tuần hoàn liên tục và đổi chiều trong ra và ngoài vào của cuộn vải trong buồng hấp. Thời gian định hình: 250 giây Hạ nhiệt và xả áp khi đạt nhiệt độ ≤ 80oC Vải tiếp tục được làm mát và tách bớt hơi ẩm nhờ quạt hút không khí qua các lớp vải trong cuộn để làm nguội vải xuống 50oC Ra xe kết hợp làm nguội bằng quạt gió trên băng tải lưới ở trạng thái vải không căng. Vải bọc kèm được tách ra qua hệ thống sấy khô bằng lô sấy và đánh cuộn trở lại cho lần xử lý sau. . Kiểm tra đánh giá phân loại và đóng gói: - Chất lượng ngoại quan của vải đẹp, cho cảm giác sờ tay dễ chịụ. - Màu sắc của vải trong và ngoài của cả lô vải cũng như của vải trước và sau khi xử lý định hình hơi áp lực có sự sai khác không đáng kể. - Các thông số kỹ thuật của vải: khổ rộng, mật độ, khối lượng đều không có sai khác nhiều và phù hợp với thiết kế. - Các dạng lỗi dệt trên vải đều được sửa chữa hoàn toàn theo phương pháp thủ công đạt tiêu chuẩn vải loại A. Không gây nên các dạng lỗi trong quá trình hoàn tất. 44
45. Kết quả kiểm tra của vải thành phẩm sau quy trình sản xuất mẫu lớn như sau: * Bảng 5: Kết quả chỉ tiêu chất lượng của vải thành phẩm: Vải len 100% Chỉ tiêu chất lượng Ghi chú (Đơn vị đo) Chỉ tiêu Chỉ tiêu đạt đăng ký được Phai màu 3 - 4 4 - 5 Diaxetat 3 - 4 4 - 5 Độ bền màu Bông 3 - 4 4 - 5 giặt (cấp) Dây Polyamid 3 - 4 4 - 5 (ISO 105CO3) màu Polyester 3 - 4 4 - 5 Polyacrylic 3 - 4 4 - 5 Len 3 - 4 4 - 5 Độ bền màu Khô 4 4 - 5 ma sát (cấp) (ISO 105X12) Ướt 3 - 4 4 - 5 Độ vón gút (cấp) ≥3 4,5 (BS EN ISO12945/1;2000) Khối lượng vải thành phẩm 155 g/m2 Ngoại quan của vải sau giặt (cấp) 3 - 4 SA- 4.0 (AATCC 124;2009) Thay đổi kích Dọc ≤ 3 -1,0 thước sau giặt (ISO 5007:2000) Ngang ≤ 3 -0,6 *Nhận xét: - Chất lượng độ bền màu của vải đều đạt được cấp 4 - 5, - Các chỉ tiêu chất lượng khác của vải như độ co sử dụng, độ vón gút, ngoại quan của vải sau giặt đều đáp ứng được yêu cầu đặt ra. - Về ngoại quan của vải len sau hoàn tất đạt được độ bóng mượt và mềm mại hoàn toàn có thể đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng của vải may mặc ngoài thời trang cao cấp 45
46. - Quy trình công nghệ dệt và xử lý hoàn tất vải len 100% hoàn toàn áp dụng được tại các thiết bị hiện có của Công ty. Chương III. KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN III.1. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Căn cứ nội dung và tiến độ thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã thực hiện các nội dung theo đăng ký: - Biên soạn được tập tài liệu về công nghệ xử lý hoàn tất vải len 100%. - Lựa chọn mẫu, thiết kế kiểu dệt và xây dựng được quy trình công nghệ dệt vải từ sợi len 100% đã nhuộm màu nhập ngoại. - Xây dựng được quy trình công nghệ xử lý hoàn tất vải dệt thoi từ sợi len 100% và áp dụng triển khai sản xuất thử nghiệm trên các thiết bị hiện có tại Công ty Dệt của Việt Nam. - Sản phẩm sau hoàn tất đạt được các tiêu chuẩn như đã đăng ký và hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu may mặc thời trang cao cấp, chất lượng tương đương với hàng nhập ngoại. - Kết quả của đề tài đã cho thấy sự khác biệt rõ ràng so với các mặt hàng vải len được nhuộm màu tại Công ty, thực tế thường gặp phải dạng lỗi sai lệch về màu sắc trong mỗi cuộn vải cũng như giữa các cuộn với nhau sau quá trình xử lý định hình hơi áp lực. Nguyên nhân chính của vấn đề là do chưa chọn lựa được loại thuốc nhuộm có độ bền màu cao với nhiệt độ xử lý sau, mặt khác vấn đề làm chủ thiết bị và khống chế các điều kiện kỹ thuật của máy định hình hơi áp lực là hết sức quan trọng để giảm thiểu những tác động xấu gây ra cho vải len trong công đoạn xử lý này. Các vấn đề liên quan đã được phân tích chi tiết trong phần tài liệu hoàn tất vải len của đề tài. III.2. KẾT LUẬN - So sánh kết quả đạt được với nội dung, mục tiêu đề ra, đề tài đã hoàn thành nhiệm vụ. - Đã nghiên cứu xây dựng được quy trình công nghệ dệt và xử lý hoàn tất trên các thiết bị hiện có trong nước. Tuy đây chỉ là một quy trình được áp dụng 46
47. cho sản xuất cho một loại mặt hàng dệt thoi từ sợi len 100% nhập ngoại đã được nhuộm màu, nhưng nó làm cơ sở để tiến hành triển khai nghiên cứu áp dụng mở rộng sản xuất các mặt hàng vải dệt từ sợi len khác đạt được hiệu quả nhất. - Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy khả năng áp dụng vào thực tế sản xuất ở Việt Nam để sản xuất vải len 100% đạt chất lượng cao, đáp ứng cho yêu cầu của các sản phẩm may mặc ngoài. - Một số doanh nghiệp dệt nhuộm và hoàn tất trong nước hoàn toàn có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu và tiếp tục hoàn thiện quy trình công nghệ cho phù hợp với điều kiện thực tế của mình để triển khai sản xuất, tạo ra các sản phẩm mới đạt được chất lượng cao với giá thành hợp lý hơn so với hàng nhập ngoại. III.3. KIẾN NGHỊ - Mặc dù đã nghiên cứu triển khai sản xuất thử nghiệm cho ra được sản phẩm là vải len dệt thoi đạt chất lượng cao, nhưng mới chỉ được giải quyết từ khâu dệt vải đến xử lý hoàn tất. Các quá trình nghiên cứu của các công đoạn trước như nhuộm màu, kéo sợi len 100% vẫn là một vấn đề cần được quan tâm đầy đủ để các sản phẩm làm ra hoàn toàn là có thể chủ động được về nguyên liệu và mẫu mã. - Với kết quả đạt được của đề tài, đề nghị Bộ Công Thương cho phép được tiếp tục nghiên cứu triển khai dự án sản xuất lô hàng số lượng lớn để hoàn thiện hơn quy trình công nghệ xử lý hoàn tất với nhiều loại mặt hàng vải len khác, tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng cao cung cấp cho thị trường hiện nay. 47
48. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Bộ môn Kỹ thuật Dệt (1979), Giáo trình cấu tạo và thiết kế vải, Xưởng in Đại học Bách Khoa, Hà Nội. 2. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Khoa Dệt (1989), Giáo trình công nghệ và thiết bị dệt, Xưởng in Đại học Bách Khoa, Hà Nội. 3. P.W.Harrison B.Sc., C.Tex., F.T.I., The Structural Design of Woven Fabrics: Theory and Practice. The Textile Institute, Manchester, UK. 4. The Structural Design of Woven Fabrics: Theory and Practice P.W.Harrison B.Sc., C.Tex., F.T.I., . The Textile Institute, Manchester, UK. 5. Kỹ thuật nhuộm in hoa và hoàn tất vật liệu dệt - Viện KT KT Dệt May - Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật - 2004 6. Technology of Textile Finishing. Sevak Publications, Mumbai, 1999. M. Bona, Statistical methods for the Textile Industry, TEXILIA - Biella, Italy, 1993. 7. Holme 1.Textile Finishing, edited by Derek Heywood (Society of Dyers and Colourists), England 2003, 135. 8. Finishing and Wool Fabric Properties., CSIRO Wool Technology, Australia. 48
49. PHỤ LỤC 49
50. VIỆN DỆT MAY 478 - Minh Khai - Hà Nội TÀI LIỆU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HOÀN TẤT VẢI LEN Hà nội, 12/2011
51. VIỆN DỆT MAY TÀI LIỆU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HOÀN TẤT VẢI LEN Tác giả biên soạn: Lưu Văn Chinh Trương Phi Nam Trần Duy Lạc Hà nội, 12/2011 1
52. MỤC LỤC Trang TỔNG QUAN VỀ HOÀN TẤT VẢI LEN 4 SƠ LƯỢC VỀ XƠ SỢI LEN 5 Chương 1 LÝ THUYẾT VỀ ĐỊNH HÌNH LEN 6 1.1. Giới thiệu chung 1.2. Định hình dính. 7 1.3. Định hình bền (vĩnh cửu) 10 1.4. Đo mức độ định hình bền 12 1.5. Mối quan hệ giữa định hình bền và độ giãn nở ẩm. 13 1.6. Mô hình uốn nếp trượt của giãn nở ẩm 16 1.7. Định hình trong quá trình hoàn tất 17 Chương 2 CÁC QUÁ TRÌNH HOÀN TẤT CHO VẢI LEN 31 2.1. Các trình tự của quá trình hoàn tất 31 2.2. Chuẩn bị cho hoàn tất ướt 31 2.3. Định hình nấu 33 2.4. Quá trình nấu giặt 36 2.5. Quy trình cán mịn (tạo nỉ) len 42 2.6. Tạo túi 46 2.7. Mở khổ 46 2.8. Các bon hóa 47 2.9. Nhuộm vải 48 2.10. Tách nước cơ học 49 2.11. Chỉnh sợi ngang 49 2.12. Sấy văng (Stenter) 50 2.13. Điều hòa 51 2.14. Cào lông 55 2.15. Xén lông 57 2.16. Là ép 59 2.17. Định hình hơi 61 2.18. Định hình hơi áp lực 64 2.19. Quá trình hồi phục (Sponging) 66 2.20. Xông hơi trên khung (Steam framing) 68 2.21. Quá trình kiểm tra 69 Chương 3 VAI TRÒ CỦA ĐỊNH HÌNH HƠI ÁP LỰC 70 TRONG QUÁ TRÌNH HOÀN TẤT 3.1. Mô tả chung về quy trình 70 3.2. Những phát triển về thiết bị trong những năm gần đây 72 3.3. Quá trình thanh lọc 73 3.4. Ảnh hưởng của hàm ẩm ban đầu của len 74 3.5. Tác dụng của vải lót 76 3.6. Xông hơi có áp suất 78 3.7. Làm nguội 80 2
53. 3.8. Ảnh hưởng của độ pH của vải 80 3.9. Cảm giác sờ tay của vải 80 3.10. Điều kiện xử lý và sự vàng hóa vải 81 3.11. Tóm tắt 81 MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HOÀN TẤT 82 ĐIỂN HÌNH Tài liệu tham khảo 86 3
54. TỔNG QUAN VỀ HOÀN TẤT VẢI LEN Hoàn tất vải len là việc sử dụng các quá trình xử lý để tạo ra các đặc tính ưu việt cho vải len nhằm đáp ứng đòi hỏi của khách hàng. Các đặc tính mong muốn của len chỉ đạt được nếu từng bước trong quá trình xử lý được thực hiện theo trình tự chính xác, theo phương pháp thích hợp. Quá trình xử lý hoàn tất vải len nhằm đạt được 4 mục đích cơ bản sau: - Loại bỏ những chất bẩn không mong muốn, trong đó phần lớn là chất bôi trơn, chất chống tĩnh điện đã sử dụng trong quá trình sản xuất sợi và vải. - Phát triển và cải thiện cảm giác sờ tay cũng như ngoại quan của sản phẩm. - Điều chỉnh các đặc tính kích thước của vải (giảm độ co và sự giãn nở ẩm) - Tăng thêm một số chức năng của vải hoàn tất theo yêu cầu như: khả năng chống co, chống cháy, chống thấm nước, chống tĩnh điện và độ mượt mà. Trong tài liệu này giới thiệu các quy trình và thiết bị tiêu biểu được sử dụng trong quá trình hoàn tất cho cả vải len chải thô và len chải kỹ. Tính chất chung của vải len được quyết định bởi các chỉ tiêu về đường kính xơ, cấu trúc sợi, chi số sợi, độ săn sợi, cấu trúc vải và hệ số điền đầy. Các chỉ tiêu này lại không do nhà hoàn tất trực tiếp xây dựng nên mà chỉ căn cứ để phát triển các đặc tính tiềm tàng của vải, nhằm đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Một số vấn đề khó khăn trong quá trình hoàn tất xảy ra bởi các lỗi của khâu thiết kế vải (ví dụ: số lượng sợi dọc hay sợi ngang không phù hợp) sẽ khiến cho nhà hoàn tất không có khả năng tạo ra vải có kích thước, khối lượng (trên một đơn vị diện tích) hoặc một số chỉ tiêu khác của vải như mong muốn. Vì vậy, để sản xuất vải len đạt được chất lượng và có hiệu quả và kinh tế cao thì điều quan trọng là nên có sự phối hợp chặt chẽ giữa các khâu: nghiên cứu thị trường, thiết kế thời trang, tiền xử lý xơ len, kéo sợi, dệt vải và xử lý hoàn tất theo một trình tự hoàn hảo. Các vấn đề phát sinh cần được giải quyết ngay ở giai đoạn tạo mẫu, cùng có sự tham gia tư vấn của tất cả các bên có liên quan. Chất lượng vải (trong hầu hết các trường hợp) sau hoàn tất sẽ khác nhiều so với vải mộc. Những biến đổi về các tính chất và ngoại quan của vải len chải thô và vải len chải kỹ cũng có sự khác nhau cả về bản chất và mức độ. Có nhiều kiểu thiết bị và phương pháp xử lý hoàn tất vải len. Một số phương pháp truyền thống vẫn còn tồn tại, song các phương pháp hiện nay có xu hướng xử lý liên tục dạng mở khổ và có sự kết hợp các công đoạn hoàn tất. 4
55. Những thay đổi có thể được tạo ra bằng việc tự động hóa ngày càng cao trên tất cả hệ thống thiết bị. Các quá trình xử lý hoàn tất vải len trên các thiết bị được trang bị kỹ thuật điều khiển bằng máy tính thông qua các bộ xử lý cũng góp phần rất lớn làm tăng hiệu quả cả về chất lượng và kinh tế. SƠ LƯỢC VỀ XƠ SỢI LEN Cấu trúc vật lý và cấu tạo hóa học của xơ len Trong nhiều năm nay, các công trình nghiên cứu đã có được những kiến thức sâu rộng về cấu trúc vật lý và cấu tạo hóa học của xơ len, phần giới thiệu dưới đây chỉ nêu ra những nét đại cương ngắn gọn về một số tính chất này. Không giống như các loại xơ và lông động vật khác, len có một cấu trúc vô cùng phức tạp bao gồm các tế bào keratin có chứa thớ xơ, matrix, màng tế bào và tàn dư tế bào chất. Khoảng 80% trọng lượng xơ là do các loại chất keratin khác nhau tạo thành. Xơ bao gồm nhiều cấu trúc vật lý khác nhau và có kết cấu phức tạp hơn nhiều so với các loại xơ tổng hợp hay hóa học, và vì vậy yêu cầu quan tâm đến chúng một cách chi tiết hơn trong quá trình nhuộm và xử lý hoàn tất. Mặt ngoài của xơ là lớp phủ dạng vảy gồm biểu bì và dưới chúng là vỏ hoặc lõi xơ. Vỏ được tạo ra bởi keratin có chứa các tế bào dạng điếu xì gà và tàn dư tế bào chất và nhân được bao bọc bởi chất màng tế bào. Keratin được tổ hợp thành các thớ xơ lớn và trong đó có mặt một phức chất thớ xơ nhỏ (matrix). Thớ xơ lớn được hình thành ra bởi protein và một cấu hình alpha-xoắn được bao quanh bởi một matrix vô định hình giàu cixtin. Khi nhuộm và xử lý hoàn tất len, cần phải chú ý đến các thông số kỹ thuật của xơ về bản chất lý – hóa, nó phụ thuộc vào giống động vật, điều kiện khí hậu, dạng loại và chất lượng thức ăn, khâu gia công ban đầu trước khi đưa vào xử lý hoàn tất. Len là loại xơ protein, tính chất hóa học của chúng được đặc trưng bởi hàm lượng axit amin và dạng mạch nhánh chứa trong len. Cả 2 yếu tố này đều chịu ảnh hưởng của các axit, kiềm, các chất oxy hóa và oxy hoá khử tác động lên xơ. 5
56. Xét về khía cạnh của nhuộm và xử lý hoàn tất, tính chất hóa học quan trọng nhất của len xoay quanh các dạng và nhóm sau: - Liên kết disulfua - Nhóm đầu cùng và nhóm petit của mạch protein; - Các mạch nhánh cấu tạo từ axit amin. Theo quan điểm của các nhà xử lý hoàn tất, liên kết disulfua trong xơ len là vô cùng quan trọng, chúng là các liên kết ngang cộng hóa trị có thể bị gãy hoặc được tái tạo lại. Do có tầm quan trọng trong kết cấu vải len nên chúng đóng vai trò chính yếu trong xử lý hoàn tất mặt hàng này. Tại điểm đẳng điện, len có chứa các nhóm amoni cùng với nhóm carboxyl. Khi nhuộm với thuốc nhuộm axit, một số nhóm carboxyl không bị ion hóa và các anion thuốc nhuộm bị hút bởi các nhóm amoni tích điện dương. Chương 1. LÝ THUYẾT VỀ ĐỊNH HÌNH LEN 1.1. Giới thiệu chung Trong quy trình hoàn tất vải len có công đoạn định hình vải là rất quan trọng, vì vậy sự hiểu biết các cơ chế liên quan là không thể thiếu để quá trình xử lý có hiệu quả. Định hình không chỉ ảnh hưởng đến kích thước của vải mà còn liên quan mật thiết tới độ co hồi phục và độ giãn nở ẩm. Vấn đề đặc biệt chú ý trong chương này là tầm quan trọng của hàm ẩm trong tất cả các quá trình định hình vải len. Định hình được định nghĩa chung là duy trì sức căng trong suốt quá trình xử lý. Sức căng làm thay đổi hình dạng vải hoặc hình dạng xơ và mức độ duy trì sức căng phụ thuộc vào các điều kiện mà xơ sợi chịu tác động sau quá trình định hình. Chương này thảo luận 2 dạng của quá trình định hình: “định hình dính” và “định hình bền” có liên quan đến các quá trình xử lý trong thực tế. Trong đó tập trung vào các thông số quan trọng trong quá trình xử lý định hình cần phải khống chế để đạt được các yêu cầu về kích thước cũng như các tính chất mong muốn khác của vải. Kích thước của vải bất kỳ (về chiều dài, khổ rộng, độ dày) và sự thay đổi kích thước vải do tác động ngoại quan cùng với hàm ẩm xác định bởi các tương tác lý học phức tạp. Kiểu dệt, mật độ sợi trên vải, khối lượng trên một đơn vị độ 6
57. dài sẽ xác định các giới hạn tính chất của vải. Tuy nhiên, hình dạng xơ cũng có ảnh hưởng rất lớn tới sự thay đổi kích thước vải. Đặc biệt tính giãn nở ẩm của vải phụ thuộc rất nhiều vào cách phân bố của xơ sợi trong cấu trúc của vải dệt. Hình dạng của vải thay đổi qua các quá trình vật lý, hóa học mà xơ đươc định hình. Như đã đề cập trước, định hình dính (cohesive) là sự biến dạng của xơ hoặc vải len sau khi được ngâm trong nước trong vòng 30 phút ở nhiệt độ 20oC (là điều kiện để xác định độ co hồi phục). Hình dạng còn lại sau khi thả lỏng trong nước trong 30 phút ở 70oC được gọi là định hình bền “permanent”. Trước kia, thuật ngữ “định hình tạm thời” thường được dùng để miêu tả sự định hình ổn định tại 20oC nhưng lại mất đi trong nước nóng hay trong hơi. Sau đó người ta cũng nhận thấy rằng, một lượng đáng kể dạng định hình bền cũng có khả năng mất đi trong điều kiện như vậy. Từ định nghĩa trên cho thấy, định hình dính và định hình bền liên quan mật thiết tới các quá trình lý học riêng lẻ gắn kết với quá trình định hình (setting). Định hình len được hiểu rõ ràng hơn như là một thuật ngữ của lý thuyết polime hiện đại. Về phương diện hóa học, len bao gồm các phần tử protein polypeptit. Qua nghiên cứu cấu trúc cho thấy, khoảng 25-30% protein của len có cấu trúc tinh thể, protein nhỏ li ti và thon dài nằm trong khối phi tinh thể của các chuỗi protein. Phần tinh thể của protein tạo độ cứng và độ bền cho xơ, trong khi quá trình định hình lại có ảnh hưởng lớn tới vùng vô định hình của xơ. Các mạch phân tử trong vùng vô định hình được kết hợp với nhau bằng 2 dạng lực “mạnh” và “yếu”, phụ thuộc vào năng lượng yêu cầu của sự hình thành liên kết. Các liên kết yếu là các liên kết dạng ion, liên kết phân cực, phân tán và các tương tác kị nước, còn các liên kết ngang hóa học giữa mạch protein là các liên kết mạnh. 1.2. Định hình dính. Trong điều kiện nhiệt độ và hàm ẩm thông thường, len như một chất rắn có cấu trúc tinh thể, trong đó độ linh động của các mạch protein phụ thuộc vào các lực liên kết yếu và mạnh. Ở một hàm ẩm riêng biệt nào đó, len cũng đều có một nhiệt độ tinh thể hóa mà ở đó dạng rắn tinh thể chuyển thành dạng rắn cao su (đàn hồi). Sự thay đổi trạng thái này tương ứng với sự tăng độ linh động của mạch polyme trong khối vật liệu. Ở trên nhiệt độ tinh thể hóa, năng lượng nhiệt xung quanh có thể thắng được các lực yếu, loại lực gây hạn chế dịch chuyển của 7
58. mạch polyme. Nhiệt độ tinh thể hóa phụ thuộc nhiều vào hàm ẩm do nước làm dẻo hóa cấu trúc khối vật liệu của len. Hình 1.1 cho thấy nhiệt tinh thể hóa giảm đáng kể khi hàm ẩm tăng. Có thể thấy rằng, nhiệt độ bình thường len bão hòa với nước khi ở trên nhiệt độ tinh thể hóa. Trong thực tế ở một nhiệt độ cố định, do cấu trúc phức hợp của protein len mà nhiệt độ tinh thể hóa nằm trong một khoảng nhiệt độ hẹp. Dưới nhiệt độ tinh thể hóa ở bất kỳ hàm ẩm nào, sự thay đổi về hình dạng đều dẫn đến tích lũy ứng suất bên trong xơ. Tuy nhiên khi len ở trạng thái rắn dạng cao su ở phía trên nhiệt độ tinh thể hóa thì nó tương đối dễ bị kéo giãn và nén. Bởi vì sức căng có thể được giải phóng rất nhanh do có sự sắp xếp mạch phân tử này được coi là sự hồi phục sức căng. Tốc độ hồi phục sức căng sẽ lớn hơn khi hàm ẩm và nhiệt độ của len ở trên nhiệt độ tinh thể hóa. (hình 1.1). Hình 1.1. Sự thay đổi nhiệt độ tinh thể hóa của len theo hàm ẩm Định hình dính xảy ra nhanh khi len được làm nguội hay được sấy từ nhiệt độ cao chuyển xuống dưới nhiệt độ tinh thể hóa ở mỗi hàm ẩm nào đó. Khi len được làm nguội chuyển từ trạng thái rắn cao su sang rắn tinh thể, xơ nhanh chóng định hình dính (trong vài giây), bởi vì các mạch polypeptit bị “đông cứng” khi đó độ linh động của nó đột ngột giảm xuống. Trên thực tế, sự hồi phục sức căng trong định hình dính không bao giờ kết thúc, vì ngay cả khi len nằm ở mức trên của nhiệt độ tinh thể hóa thì mạch phân tử của len không được tự do dịch chuyển. Sự dịch chuyển các mạch polyme bị hạn chế bởi khối các tinh thể protein, các liên kết ngang hóa học và hiệu ứng ma sát giữa các mạch. Do vậy, khi định hình dính diễn ra thì một tỷ lệ nhỏ sức căng 8
59. vẫn tồn tại. Mức độ định hình dính có thể cao hơn 80% nhưng luôn nhỏ hơn 100%. Như với tất cả các polyme khác, trạng thái tinh thể ở len không ổn định. Sau khi xơ định hình dính nhanh như đã miêu tả ở trên, sự sắp xếp diễn ra chậm tương ứng với sức căng bên trong và ngoài. Như vậy, ở dưới nhiệt độ tinh thể hóa, tại bất kỳ hàm ẩm nào, quá trình định hình dính cũng có thể xảy ra nhưng với tốc độ rất chậm vì lúc đó độ linh động của mạch polypeptit thấp. Thực tế, nếp nhăn hay sự kéo giãn có thể bị định hình dính trong vải ngay cả khi để nó ở nhiệt độ trong phòng, nhưng cần vài ngày hoặc vài tuần nó có thể đạt được mức độ định hình đáng kể để có thể thấy được. Khi không có lực tác động bên ngoài, những quá trình tự lão hóa (ageing) hay ủ (annealing) có thể xảy ra dưới nhiệt độ tinh thể hóa ở bất kỳ hàm ẩm nào, do sự giảm sức căng bên trong xơ. Những biến đổi này là do mạch polypeptit từ từ tiến gần tới trạng thái sắp xếp kết bó (năng lượng thấp hơn) mà ở đó nó chiếm thể tích nhỏ hơn, ở nhiệt độ phòng sự ủ diễn ra trong một vài tuần. Quá trình ủ có thể tăng nhanh trong phòng thí nghiệm bằng cách gia nhiệt cho vải với hàm ẩm không đổi trong một thùng kín mà nhiệt độ ở dưới nhiệt độ tinh thể hóa. Sau đó việc làm nguội xảy ra từ từ trong vòng 12 giờ ở nhiệt độ phòng. rồi được giữ lại một thời gian nào đó với tốc độ thấp hơn sự định hình dính của vải đã ủ. Hiệu quả điển hình của quá trình ủ là tăng cường độ phục hồi nếp gấp của vải. Đối với định hình dính, sự làm ướt vải sẽ phá hủy nhanh chóng trong quá trình ủ. Mỗi khi hàm ẩm của vải tăng, quá trình ủ lại thực hiện lại từng phần. Sự giảm mức độ định hình dính do bất cứ cách nào cũng đều liên quan tới độ phục hồi của vải. Ở mỗi hàm ẩm nào đó, định hình dính có thể bị mất đi cả khi nằm ở trên hay dưới nhiệt độ tinh thể hóa. Tốc độ mất đi của định hình dính xảy ra rất chậm khi ở mức dưới và rất nhanh khi ở mức trên của nhiệt độ tinh thể hóa. Ở dưới nhiệt độ tinh thể hóa, định hình dính mất đi khi hàm ẩm tăng, hàm ẩm càng tăng bao nhiêu thì mất mát định hình càng lớn bấy nhiêu. Vải có thể phục hồi hoàn toàn nhờ các quá trình sấy và hồi ẩm hoàn hảo. Một thí nghiệm khác về phục hồi vải là sự giảm độ phẳng của các đường may sau khi là ép có thể đo được bằng phép thử “Sirolan”(tiêu chuẩn thử Australia). Vải không có định hình dính dư được coi là đã hồi phục. Phương pháp thông thường nhất để hồi phục vải là làm ướt sau khi sấy khô ở trạng thái không 9
60. sức căng. Kích thước vải hồi phục chủ yếu phụ thuộc vào hình dạng của xơ thành phần thông qua các liên kết ngang đồng hóa trị trong khối xơ (chủ yếu là liên kết disulphit giữa các mạch polypeptit). Như vậy, khi vải được đặt trong điều kiện mà các xơ có thể phục hồi hoàn toàn (như hồi phục ướt chẳng hạn) thì nó sẽ tự động trở lại kích thước hồi phục ướt có tính định hình bền. Tính hồi phục chính là nguồn gốc dẫn đến một số ưu điểm lớn của len cũng như những vấn đề gặp phải khi sử dụng. Xử lý “làm nguội đột ngột” thường được tiến hành trong quá trình hoàn tất sau khi vải được gia nhiệt bằng nước sôi hoặc hơi nóng. Mục đích là ổn định vải nhanh chóng, vì ở nhiệt độ phòng len vẫn ở trên nhiệt độ tinh thể hóa. Trong trường hợp này quá trình làm lạnh chỉ làm chậm tốc độ hồi phục sức căng trong vải. Điều này gây khó khăn đôi chút cho vải bị biến dạng (kéo giãn, xéo vải ) và định hình dính trong quá trình sấy hay định hình. Tuy nhiên sau khi chưng hơi, “làm lạnh đột ngột” có thể điều khiển mức độ định hình len nhanh chóng, miễn là hàm ẩm không quá cao. Trong thực tế, không nên để hàm ẩm vượt quá 25% và việc làm nguội vải có thể bằng cách hút không khí qua vải là thông dụng hơn vì nhiệt độ và hàm ẩm của vải cùng được giảm. Trước kia, định hình dính của len được giải thích bằng sự thay đổi các mối liên kết hydro trong khối len. Thực tế, những lực liên kết yếu trong khối len phần lớn dựa vào mối liên kết hydro. Mối liên kết hydro trong khi định hình dính thường được coi là gãy đứt, nhưng khái niệm đó là không đúng vì đây là sự sắp xếp lại các liên kết hydro. 1.3. Định hình bền (vĩnh cửu) Sự định hình bền xảy ra bởi sự sắp xếp lại các liên kết ngang disulphit, làm ổn định cấu trúc protein. Dưới điều kiện thường, định hình bền chỉ có thể diễn ra ở trên nhiệt độ tinh thể hóa tương ứng với mỗi hàm ẩm của len. Cơ sở hóa học cho sự sắp xếp lại các liên kết ngang disulphit là phản ứng trao đổi thiolate-disulphide. − − W1-S1-S2-W2 + W3-S3 ' W1-S1 + W2-S2-S3-W3 Những dấu phụ (1;2;3) được gắn kèm trong phản ứng thường dùng để phân biệt sự khác nhau giữa các nguyên tử lưu huỳnh và các mạch polypeptit mà chúng gắn vào. Tốc độ sắp xếp lại các mạch disulphit phụ thuộc vào nhiệt độ và 10
61. nồng độ ion thiolate. Nồng độ ion thiolate có thể khác với nguyên bản trước đây của len bởi độ pH của vải. Tất cả các xử lý định hình vĩnh cửu có sử dụng hóa chất trợ đều làm tăng tốc độ định hình bằng cách nâng nồng độ các nhóm thiolate lên. Nồng độ các nhóm thiolate trong len có thể tăng theo 2 cách sau: - Bằng phản ứng của chất khử - Bằng cách tăng độ pH Bởi vậy, nhiều chất định hình kết hợp cả 2 yếu tố này. Ví dụ một vài sản phẩm Siroset (Bhme) có chứa sodium monoethylamine sulphit là tác nhân kiềm khử. Phản ứng của chất khử có thể được thể hiện bởi phản ứng của một ion bisulphit với nhóm disulphide trong len: − − HSO3 + W-S-S-W ' W-SH + W-SO3 Độ pH ảnh hưởng đến cân bằng giữa các ion thiol và thiolate trong len. W-SH ' W-S− + H+ Khi nồng độ thiolate trong len tăng thì tốc độ định hình tăng khi pH tăng. Mức định hình vĩnh cửu là hàm số của độ pH được minh họa trong hình 1.7 trong công nghệ định hình hơi áp lực. Việc sử dụng các quá trình xử lý định hình hóa học sau là tác động rất được trông đợi để tạo ổn định cho len. Các tác nhân oxy hóa, như peroxit hydrogen là thích hợp, và độ pH của len có thể được điều chỉnh bằng các axit thích hợp như axit acetic và axit formic. Trong thực tế, tốc độ định hình vĩnh cửu được xác định bởi một số các biến số khác nhau. Hình 1.2 cho thấy điều kiện tương đối về nhiệt độ và hàm ẩm cần thiết để đạt 50% định hình bền trong vòng 10 phút ở pH là 5,5; với len chưa qua xử lý. Những giá trị này là điều kiện gần như tối thiểu khi xử lý theo mẻ gián đoạn. 11
62. Nhiệt độ (oC) Hình 1.2. Điều kiện nhiệt độ và hàm ẩm tối thiểu cho định hình bền lý tưởng của len. Dưới các điều kiện thực hành, độ định hình vĩnh cửu luôn phải nhỏ hơn 100%. Điều này là do sự phục hồi sức căng không bao giờ hoàn toàn. Độ phục hồi hoàn toàn bị ngăn cản bởi các tinh thể protein trong mạch, một số liên kết ngang trong len không có khả năng sắp xếp lại (chẳng hạn như lanthionine) và trong khi diễn ra sự sắp xếp lại các liên kết disulphide. Trong thực tế, ít khi mức định hình cao hơn 90% (đánh giá theo phương pháp đo góc hồi nhàu). Trong quá trình xử lý trước, sự định hình bền với các biến dạng cần tránh trong bất kỳ trường hợp nào. Thực tế không thể loại bỏ hoàn toàn các lỗi định hình bền như các nếp nhăn chẳng hạn. Ví dụ, định hình vĩnh cửu tạo ra những vết nhăn kéo dài trên vải trong quá trình giặt và nhuộm vải thì hoàn toàn không thể loại bỏ được bởi bất cứ một quá trình xử lý nào sau định hình bền, trường hợp khác như quá trình xông hơi áp lực thường làm cho vải bị giãn. 1.4. Đo mức độ định hình bền Thực tế, định hình bền được định nghĩa là sự định hình vải len mà kết quả không bị thay đổi khi len được hồi phục trong nước sau 30 phút ở nhiệt độ 70oC. Những đường cong biểu diễn sự “định hình dính” và “định hình bền” trong biểu đồ hình 1.3 cho thấy lý do tại sao lại chọn điều kiện hồi phục như vậy. Trong thực tế, biên giới giữa đường biểu diễn giá trị nhiệt độ và hàm ẩm mà tại đó định hình dính và định hình bền có thể xảy ra không nhận biết rõ ràng trên hình vẽ do các lý do ở trên. 12
63. Hình 1.3. Những điều kiện để len có định hình dính và định hình bền Điểm R trong hình 1.3 biểu thị cho các điều kiện dùng trong các phép thử tiêu chuẩn về lượng giải phóng tối đa của định hình dính và lượng giải phóng tối thiểu của định hình bền. Có thể thấy rằng, sự hồi phục của len trong nước ở nhiệt độ cao (chẳng hạn 100oC) có thể làm mất đi một lượng đáng kể định hình bền. Phương pháp góc hồi nhàu được sử dụng rộng rãi do sự khá nhạy cảm của chúng nhưng lại có nhược điểm là cần mẫu chuẩn bị riêng trong xử lý định hình bền. Các phương pháp đo sự thay đổi kích thước chỉ hữu ích khi sự thay đổi kích thước đủ lớn để có thể đo chính xác và khi các kích thước thực tế trong công đoạn định hình được biết. Tuy không có phép đo nào là tuyệt đối, nhưng chúng hữu ích để so sánh giữa các điều kiện khác nhau khi dạng vải không thay đổi. Quá trình định hình bền đạt được tối thiểu là 40%, khi đo bằng phương pháp góc hồi nhàu. 1.5. Mối quan hệ giữa định hình bền và độ giãn nở ẩm. Sự định hình bền và độ giãn nở ẩm có quan hệ chặt chẽ với nhau. Phần này đề cập đến mối quan hệ về cơ học của xơ, sợi, vải để hiểu sâu hơn về những thay đổi tính chất của vải xuất hiện trong quá trình định hình bền. Đặc tính giãn nở ẩm được đặc trưng bởi sự thay đổi đường kính xơ và trạng thái bị uốn cong của xơ. Khi xơ len hấp thụ nước nó sẽ giãn nở. Từ trạng thái khô đến trạng thái hấp thụ nước bão hòa, đường kính của xơ tăng 17% trong khi chiều dài chỉ tăng 1%. Khi xơ trương nở với nước, nó có xu hướng thẳng ra và càng tăng lên khi hàm ẩm tăng. Sự uốn cong của xơ dễ dàng điều chỉnh bằng 13
64. quá trình định hình bền của vải, đây chính là mối liên quan giữa quá trình định hình bền và hiện tượng giãn nở ẩm. Trong sợi len chải kỹ, có thể xem phần lớn các xơ song song và tiếp xúc với nhau, vì vậy các sợi trong vải cũng có đặc tính tương tự như xơ. Bất cứ khi nào vải hồi phục trở về hàm ẩm mà chúng được định hình bền, sẽ tạo nên các giá trị đặc biệt của sự trương nở và độ uốn cong mà ở đó xảy ra định hình bền. Sự thay đổi kích thước xuất hiện khi hàm ẩm vải được thay đổi, có thể quan sát dễ dàng dựa vào đường cong biểu diễn tính chất giãn nở. Đường cong ẩm nhận được bởi việc phục hồi ướt, vải được sấy khô tới hàm ẩm bằng 0, rồi đo kích thước vải sau quá trình điều ẩm tới khi mà hàm ẩm tăng dần đến mức bão hòa. Tất cả các biểu đồ biểu diễn trong chương này đều ở dạng tổng quát và đơn giản hóa. Khi hàm ẩm thấp, các biểu đồ biểu diễn là các đường gần thẳng, còn khi hàm ẩm tăng thì chúng được thể hiện bằng đường cong lõm hơn về phía trục biểu thị hàm ẩm. Tính chất giãn nở của vải mà chưa qua định hình bền (hình 1.4). Toàn bộ độ giãn nở ẩm (từ ướt đến khô) thường nhỏ và đường cong thường được mô tả tối đa để dễ thấy ở vị trí trung gian hàm ẩm giữa khô và ướt. Hình 1.4. Đặc tính ẩm điển hình của vải trước và sau khi định hình bền tại vị trí hàm ẩm trung bình (khoảng 20%) và ở vị trí hàm ẩm bão hòa. Dạng đường cong trương nở của vải chưa định hình được nhận biết thông qua xem xét sự tương tác giữa các sợi trong vải. Với vải chưa định hình, sợi cần được uốn cong hơn là trạng thái thẳng để phù hợp với độ quăn khi dệt trên vải. 14
65. Ở hàm ẩm rất thấp, chỉ có một số lượng rất nhỏ các khoảng cách còn trống giữa các sợi (hình 1.5) Khi hàm ẩm tăng và xơ trương nở thì sợi duỗi thẳng và vải giãn ra. Khoảng trống giữa các xơ giảm khi hàm ẩm tăng. Cuối cùng, khi các sợi đan chặt với nhau, vải “khít” bởi không còn khoảng trống nào giữa các sợi. Vì xơ và sợi tăng độ dài không đáng kể cùng với sự tăng của hàm ẩm, nên sau khi các sợi đan thắt nhau, độ trương nở mạnh hơn của xơ chỉ được điều tiết nếu độ dày vải tăng và các kích thước co lại. Hiện tượng này gọi là “độ co trương nở của vải”. Hình 1.5. Giản đồ biểu diễn 3 hàm ẩm khác nhau của vải chưa định hình Quá trình định hình bền xảy ra ngay cả trong điều kiện hàm ẩm cao và cả khi bão hòa ẩm. Trong điều kiện này, xơ và sợi đều trương nở hơn ở điều kiện thường, chúng được định hình bền ở dạng sóng uốn nếp và được quyết định bởi cấu trúc vải. Sự phục hồi sức căng trong quá trình định hình bền làm giảm lực liên kết bên trong sợi là do các sợi đã được định hình với một hình dạng mới, tương ứng với hàm ẩm mà tại đó chúng được định hình bền. Trong quá trình sấy, khi hàm ẩm giảm xuống dưới giá trị hàm ẩm mà xơ được định hình, thì các xơ co lại về đường kính và khoảng trống giữa các sợi tăng. Đồng thời độ uốn nếp của sợi tăng khi hàm ẩm giảm, vì vậy vải co lại. Vì các sợi đã định hình bền thì cho độ uốn nếp hơn trước đó, liên kết giữa chúng thì lại giảm mạnh; trong quá trình sấy, mức độ co vải lớn hơn trước khi xảy ra quá trình định hình bền. Độ co lớn dẫn đến sự tăng giá trị giãn nở ẩm. Tương tác của sợi trong cấu trúc vải đã qua định hình bền khi nó hoàn toàn bão hòa với nước (hình 1.6) (định hình ướt) 15
66. Trong trường hợp này, chỉ có hàm ẩm ở trạng thái bão hòa là khi các sợi tương đối co thắt, khoảng trống giữa các sợi tăng nhưng độ dày vải lại giảm nhẹ, điều này làm cho vải co vì độ uốn của sợi tăng. Do vậy, thực chất đo được độ tăng giá trị trương nở là dựa vào độ tăng giá trị co. Những sự thay đổi tương ứng về kích thước của vải và hàm ẩm (hình 1.4) Khi vải được định hình bền tại giá trị hàm ẩm nhỏ hơn mức bão hòa, tình huống sẽ diễn ra tương tự như vậy đối với vải định hình ướt trừ khi độ co lúc trương nở bắt đầu đạt được hàm ẩm cao hơn hàm ẩm khi định hình bền. Trong trường hợp này, độ trương nở khi hút ẩm sẽ nằm giữa 2 giá trị: giá trị chưa định hình và giá trị định hình ướt. Trở lại đường cong biểu diễn đặc trưng tính hút ẩm của vải được định hình với hàm ẩm là 20% (Hình 1.4), lúc này do vải không bị khống chế (treo trong buồng hấp) nên những đường cong biểu diễn của vải chưa định hình và đã định hình cắt nhau tại điểm hàm ẩm mà ở đó diễn ra quá trình định hình. Hình 1.6. Giản đồ biểu thị các hàm ẩm khác nhau của vải khi xảy ra định hình bền tại hàm ẩm bão hòa. 1.6. Mô hình uốn nếp trượt của giãn nở ẩm Mô hình uốn nếp trượt của giãn nở ẩm được De Boos và Wemyss phát triển. Họ giả sử rằng sự phân bố độ uốn của sợi tỷ lệ với độ uốn nếp khi dệt của sợi có trong vải. Ngoài ra, độ trễ trượt (KESF – 2GH5) được giả thiết là cho biết số đo các lực bên trong sợi. Độ uốn nếp khi dệt được tính bằng (L/p – 1), trong đó p là độ dài dự kiến của sợi có trong vải và L là độ giãn dài của chính sợi đó (BS2863;1972). Mô hình cho phép tính được giá trị độ giãn nở ẩm (HE) áp dụng cho nhiều kiểu vải khác nhau với độ chính xác khoảng ± 1%. HE = (0,8 x độ uốn nếp khi dệt) – (1,30 x độ trễ trượt) + 1,6 16
67. 1.7. Định hình trong quá trình hoàn tất Các quá trình định hình khác nhau được mô tả bằng các quá trình hóa học và lý học. Các biểu đồ về nhiệt độ và hàm ẩm thường để chỉ ra sự thay đổi của các thông số này ảnh hưởng tới mức định hình đưa vào. Sự thay đổi kích thước được thể hiện bằng đồ thị theo hàm ẩm. Đường cong ẩm đươc sử dụng trong đồ thị minh họa sự biến thiên kích thước của vải, mũi tên trên biểu đồ biểu thị sự thay đổi kích thước trong quá trình định hình. Ở đây chưa có sự phân biệt về sợi dọc hay sợi ngang, trong khi đối với các loại vải không cân xứng như vải chéo thì luôn có sự khác biệt này, nó phụ thuộc khá nhiều vào cấu trúc dệt và quá trình dệt. 1.7.1. Quá trình sấy khô vải Sự biến thiên về nhiệt độ và hàm ẩm của vải trong thời gian sấy bằng khí nóng tại máy văng sấy (hình 1.7). Hình 1.7. Sự thay đổi của nhiệt độ và hàm ẩm vải trong thời gian sấy ở 150oC Trong quá trình sấy, khi nhiệt độ vải tăng, trước tiên nước thoát khỏi không gian mao mạch giữa xơ. Trong khi nước ở mao mạch bay hơi thì nhiệt độ của vải gần như không đổi, thông thường ở khoảng 40-60oC. Khi nước ở mao mạch cạn, lượng nước bên trong xơ mất đi thì nhiệt độ của vải sẽ tăng. Cuối cùng nhiệt của vải cũng đạt tới nhiệt độ của không khí nóng bên trong máy văng sấy, nếu quá trình sấy đủ dài thì hàm ẩm sẽ về 0. Chỉ có định hình dính được đưa vào vải trong quá trình văng sấy. Do đó việc sấy trong máy văng chỉ ảnh hưởng đến độ co hồi phục của vải. Kích thước hồi phục ướt vẫn không có thay đổi đáng kể và độ giãn nở ẩm cũng không thay đổi. 17
68. Hình 1.8. Sự thay đổi nhiệt độ và hàm ẩm của vải len trong quá trình sấy. Điểm A trên biểu đồ thể hiện vị trí của vải ướt (bão hòa nước) trong điều kiện nhiệt độ thường (chọn là 20oC). Khi sấy vải, nhiệt độ tăng, hàm ẩm giảm xuống cho tới khi vải được đưa ra khỏi khoang nhiệt máy sấy văng (tại điểm B), sau đó vải được làm nguội và điều hòa tới điểm C. Trong thực tế, vải len hầu như luôn “sấy quá”. Điều này có nghĩa là sau khi sấy, hàm ẩm của vải nhỏ hơn 14% (hàm ẩm được xem là tối ưu cho các quá trình hoàn tất tiếp theo). Thực tế vải thường được “sấy quá” với hàm ẩm trong khoảng 2-8% để cố gắng đảm bảo cho không còn điểm ướt nào trên vải. Các vết ẩm đó có thể xuất hiện khi sự phân bố hơi ẩm trên bề mặt vải trước khi sấy không đều. Điều đó cũng có nghĩa là ngay cả tại biên vải cũng được đảm bảo không còn ướt cho dù cấu trúc dệt có chặt chẽ hơn làm cho chúng không nhanh khô bằng các phần khác. Ở hàm ẩm 8% (điểm B) hoặc thấp hơn, nhiệt độ 100oC len ở dưới nhiệt độ tinh thể hóa. Trong điều kiện này, vải được định hình dính trong vùng gia nhiệt của máy sấy văng. Tuy nhiên, khi hàm ẩm > 8%, len ở trên nhiệt độ tinh thể hóa khi nó đi ra khỏi vùng gia nhiệt và cũng lại được định hình dính khi vải được làm nguội. Sự làm nguội hiệu quả là lúc vải còn đang trên kim của máy văng. Việc làm nguội này thường được hỗ trợ bằng cách thổi hay hút không khí qua vải hoặc bằng trục làm mát. Nếu len ở nhiệt độ tinh thể hóa và nó được tháo khỏi kim văng, vải len sẽ được định hình dính trong khi kích thước của nó tương đối khó khống chế lúc xếp lớp hay cuộn vải. 18
69. Nhiệt độ của vải hầu như không thể hạ xuống đến nhiệt độ phòng ở cuối máy sấy, thường từ 40-60oC. Việc làm nguội tiếp theo và việc tăng hàm ẩm thường xảy ra chậm nếu vải được lưu kho trước khi xử lý tiếp theo. Sau khi sấy, để quá trình hoàn tất khô được thực hiện dưới điều kiện nhiệt độ tối ưu, vải cần đạt hàm ẩm ít nhất 14% ở nhiệt độ thường (tương ứng điểm C). Trong thực tế, phải mất vài tuần để lô vải đã sấy quá đạt độ cân bằng với điều kiện bình thường của môi trường (nhiệt độ 20oC và độ ẩm tương đối 60%), đặc biệt khi vải được xếp thành lớp trong xe hoặc cuộn trong các cuộn lớn. Nếu quá trình sấy vải đạt tối ưu, vải khi ra khỏi máy văng ở trong khoảng nhiệt độ thường và hàm ẩm đạt 14% (hoặc cao hơn một chút), nên dùng gia nhiệt khi hàm ẩm gần đạt được giá trị mong muốn. Vị trí cuả vải lúc đó sẽ rất gần điểm D và nó sẽ nằm phía trên nhiệt độ tinh thể hóa. Việc điều chỉnh các kích thước của vải trong qúa trình định hình dính sẽ diễn ra, làm cho vải bị nguội đi dưới 60oC trước khi tháo khỏi kẹp của máy văng. Việc làm nguội cũng có thể đạt được với một vài % hơi nước, song cũng có thể xảy ra làm lạnh bằng tán xạ. Sự sấy khô lý tưởng chỉ có thể xảy ra trong một điều kiện nhất định mà sản xuất công nghiệp rất khó đạt được. Máy văng cần được điều chỉnh chính xác để lượng nước phân bố đều trên vải trước khi sấy; cấu trúc vải (kể cả biên) cho phép có được tốc độ sấy đồng nhất và việc làm nguội cần phải đạt được kết quả. Khi vải ướt trên kim của máy văng, nó thường được kéo giãn nhẹ theo chiều ngang (để trợ giúp giữ vải trên kim). Vải cũng có thể bị giãn dọc hoặc cấp bù theo hướng dọc. Khi hàm ẩm của len hạ xuống dưới giá trị bão hòa thì vải sẽ có xu hướng co lại do ảnh hưởng của hiệu ứng nhả ẩm và dẫn đến gia tăng sức căng hơn lúc ban đầu khi kéo giãn vải trên kẹp văng. Điều này dẫn đến độ co hồi phục theo hướng ngang. 19