Bài tiểu luận môn quá trình hoàn tất vải (16)

Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CÔNG NGHỆ MAY - - TIỂU LUẬN QUÁ TRÌNH HỒN TẤT VẢI – CƠNG NGHỆ XỬ LÍ CHỐNG TIA TỬ NGOẠI UV RESISTANCE Giáo viên hướng dẫn:T.S Nguyễn Tuấn Anh Mã môn học:FTE325551 Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thanh Hằng - 20109091 Đoàn Thị Quỳnh Nhi - 20109099 Phan Trương Thị Hằng - 20109090 - TP Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 06 năm 2022 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance BẢNG PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ STT HỌ VÀ TÊN MSSV TỶ LỆ % HOÀN NHIỆM VỤ THÀNH - Phần mở đầu Trần Thị Thanh Hằng 20109091 100% - Các phương pháp xử lí - Sản phẩm dệt may chống tia UV - Bản chất - Trình bày Đồn Thị Quỳnh Nhi 20109099 100% - Khái niệm - Phân loại - Tầm quan trọng - Nội dung nghiên cứu Phan Trương Thị Hằng 20109090 100% - Đối tượng nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu - Kết luận Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Nhận xét giảng viên Tp.HCM, ngày tháng năm 2022 Giảng viên hướng dẫn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Mục lục Lý chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu .4 Phạm vi nghiên cứu Thực trạng .5 II.PHẦN NỘI DUNG Chương I: TỔNG QUAN Lý thuyết tác động tia UV người 5.1 Khái niệm .6 5.2 Phân loại tia UV 5.3 Tầm quan trọng Các phương pháp xử lý chống tia UV cho vật liệu dệt 6.1 Phương pháp tận trích 6.2 Phương pháp ngấm ép 6.3 Phương pháp ngấm ép cuộn ủ 6.4 Phương pháp ngấm ép gia nhiệt khô 10 6.5 Phương pháp ngấm ép chưng hấp 11 6.6 Phương pháp tráng phủ sol-gel 12 6.7 Phương pháp lắng plasma 13 SẢN PHẨM DỆT MAY CHỐNG TIA UV 14 BẢN CHẤT NGĂN NGỪA TIA UV CỦA HÓA CHẤT SỬ DỤNG .17 8.1 Phân loại hóa chất sử dụng chống tia UV cho vật liệu dệt .17 8.2 Yêu cầu hóa chất chống tia UV cho vật liệu dệt .18 4.2.1 Đối với chất hữu hấp thụ UV: 18 4.2.2 Đối với chất có khả che chắn: 18 4.2.3 Các yêu cầu chung cho hai loại chất chống UV: 18 8.3 Đặc điểm hóa chất chống tia UV cho vật liệu dệt 19 4.4.Bản chất ngăn ngừa tia UV hóa chất 21 CHƯƠNG II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 Nội dung phương pháp nghiên cứu .23 1.1 Nội dung nghiên cứu 23 1.2 Đối tượng nghiên cứu 23 2.2.Phương pháp nghiên cứu 24 2.1 Thiết bị 24 2.2 Lựa chọn vải sử dụng 24 2.3.Phương pháp thực nghiệm xác định khả chống tia UV vải 25 2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý 26 2.4 Hiệu xử lý 27 Tính ứng dụng 28 3.1 Khẩu trang 28 3.2Áo khốc Airsm có sử dụng cơng nghệ chống tia UV 28 3.3Các sản phẩm may mặc khác có ứng dụng cơng nghệ chống UV .29 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance 4.Kết luận 29 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong thời đại công nghiệp hóa đại hóa, thứ phát triển theo xu hướng lên, tiếp cận với xu hướng toàn cầu hóa, loại cơng nghệ ưu việt Khi xưa người ta cần ăn no mặc ấm, thời đại cơng nghiệp hóa, nhu cầu ăn mặc nâng tầm thành ăn ngon mặc đẹp Khơng dừng lại đó, bối cảnh nhờ có nhiều cách tiếp cận với thơng tin khoa học nên họ đòi hỏi cao trang phục khơng mặc đẹp mà cịn phải có chức bảo vệ tốt khỏi tác nhân gây hư tổn Cụ thể mùa hè nắng nóng, cường độ học tập làm việc tiếp xúc nhiều với nắng có chứa tia UV gây lão hóa da, phát sinh mụ ngứa, làm cấu trúc ADN tổn thương gây ung thư da Đặc biệt vào mùa hè, áo chống nắng trang phục thiếu người đường để bảo vệ da khỏi tác động tia tử ngoại Hiện nhu cầu trang phục có tính chống nắng ngày phổ biến sử dụng rộng rãi, công nghệ thương hiệu tiếng ứng dụng vào sản phẩm họ nhiều để hướng tới tính ứng dụng cao cho sinh hoạt thường ngày-lifewear Đối tượng nghiên cứu Trong sản phẩm dệt chống tia UV phương pháp bảo vệ hữu hiệu tiện lợi ứng dụng thành công với thị trường giảm tỉ lệ mắc bệnh ung thư diện rộng vì: 1- sản phẩm dệt hay quần áo sản phẩm mang tính văn hóa xã hội phổ biến 2- phương pháp sản xuất không phức tạp hiệu cao với tỉ lệ che chắn tia UV cao Hiểu nhu cầu cơng nghệ xử lí hồn tất vải chống tia UV đời nhằm bảo vệ sức khỏe da khỏi tia tử ngoại Và với nghiên cứu chuyên sâu vật liệu dệt, người ta phát triển sản phẩm vải có chức đặc biệt chống Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance phóng xạ, chống tia cực tím, chống ngấm dầu nước, chăm sóc sức khoẻ tuần hồn máu tự chữa lành vết thương, nâng cao nhiệt độ giữ thân nhiệt ổn định… việc tổ hợp nhiều tính chất đặc biệt lên sản phẩm may Phạm vi nghiên cứu Tiểu luận thực Khoa Công nghệ M a y Thời trang Trường Đại học Sư phạm - Kĩ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Trải qua q trình sưu tầm tài liệu qua Internet, sưu tầm giáo trình, kết hợp với kĩ làm việc nhóm, tổng hợp, phân tích, để đưa kết luận tiểu luận Thực trạng Các nhà khoa học nhà thống kê toàn cầu cho biết; tỉ lệ ung thư da tử vong bệnh gia tăng nhanh chóng tồn giới với 80 - 90% trường hợp bị ung thư da tia UV gây Tại Mỹ, lại có người chết 1/5 dân số Mỹ tiềm ẩn bệnh nguy hiểm Tại Anh, năm có 40.000 người chẩn đoán bị ung thư da Khoảng 2.000 số tử vong Ở Chilê, quốc gia cho có cường độ xạ UV nhiều từ mặt trời, tỷ lệ ung thư da nước tăng 105% vòng năm qua Ở nước ta, ung thư da đứng hàng thứ 8/10 loại ung thư thường gặp với tỷ lệ trung bình 2,9-4,5 ca/100.000 dân Với số thống kê nhiều nhà khoa học nghiên cứu nhiều biện pháp để ngăn ngừa tác động tia UV lên da người, ví dụ sản phẩm mỹ phẩm, hóa chất chống tia UV có số SPF >15, loại kính đeo thời trang, kính lắp cho xe hơi, cơng trình xây dựng sản phẩm dệt chống UV X in chân thành cảm ơn TS Nguyễn Tuấn Anh Xin chân thành cảm ơn anh chị bạn bè tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để luận văn hoàn thành tiến độ Tp.HCM, ngày 05 tháng 05 năm 2022 Nhóm tác giả Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance II.PHẦN NỘI DUNG Chương I: TỔNG QUAN Lý thuyết tác động tia UV người 5.1 Khái niệm Tia UV (bức xạ tia cực tím) dạng xạ điện từ đến từ mặt trời hay nguồn nhân tạo khác giường tắm nắng, mỏ hàn,… Cụm từ cực tím tia cực tím có nghĩa bên màu tím Sắc tím màu sắc có bước sóng ngắn mà mắt thường nhìn thấy Do vượt ngồi bước sóng màu tím, nên tia UV loại tia vơ hình với mắt người Tia UV sóng điện từ có bước sóng ngắn bước sóng ánh sáng nhìn thấy dài bước sóng tia X Quang phổ (dải tất tần số có xạ điện từ) tia cực tím chia thành vùng tia: vùng tử ngoại gần (có bước sóng từ 380 200 nm) vùng tử ngoại xạ hay cịn gọi vùng tử ngoại chân khơng (có bước sóng từ 200 - 10 nm) 5.2 Phân loại tia UV Tùy vào mức lượng mà tia tử ngoại phân chia thành loại với đặc điểm mức độ ảnh hưởng khác Theo đó, tia UV chia thành loại: + Tia UVA: bước sóng dài từ 320 đến 400nm Với bước sóng này, UVA có khả xuyên qua mây mù, không bị lớp ozon hấp thụ gây lão hoá da tiếp xúc trực tiếp với da + Tia UVB: có bước sóng từ 290 đến 320nm Loại sóng xuyên phần qua ozon phần lại bị lớp ozon hấp thụ Khi tiếp xúc với người gây tượng say nắng, tổn thương da làm đen da + Tia UVC: loại tia có bước sóng ngắn 290nm có lượng cao nên gây ung thư da tiếp xúc trực tiếp với da người Tuy nhiên tia UVS bị lớp ozon, khí chặn lại hồn tồn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Hình Phân loại tia UV 5.3 Tầm quan trọng - Công nghệ chống tia tử ngoại UV ngăn ngừa tối đa tia UVB tia UVA, bảo vệ giác mạc, võng mạc - Chống lão hố mắt, lão hóa da tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời - Hạn chế ung thư mí mắt: Mí mắt khu vực nhạy cảm, tiếp xúc với ánh nắng bụi lâu, lại không vệ sinh kỹ lưỡng dễ gây viêm nhiễm, lâu dài dẫn đến ung thư mí mắt - Hạn chế gây cháy nắng ung thư da - Ngăn cản xạ ánh sáng mặt trời - Công nghệ chống tia tử ngoại UV ngăn nước khiến da không bị xuống cấp - Tia UV gây nguy hại đến cấp độ tế bào dẫn đến việc suy giảm sức khỏe Tế bào trẻ hóa chậm, lão hóa nhanh khiến bệnh lý người trầm trọng Chỉ có ánh nắng buổi sáng trước 8h tốt cho sức khỏe Các phương pháp xử lý chống tia UV cho vật liệu dệt Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Những xơ sợi sản xuất theo quy trình tổng hợp xơ hóa học loại xơ nhân tạo tái sinh đưa chất chống UV vào xơ trình ép đùn sợi để tạo sợi dệt vải chống tia UV sau Bên cạnh phương pháp xử lý hoàn tất chống UV ngày phát triển áp dụng rộng rãi cơng nghiệp Dệt Phương pháp hồn tất sử dụng để nâng cao khả bảo vệ cho vải nhằm đạt yêu cầu chống UV (chỉ số SPF) đặt loại sản phẩm Nhiều sản phẩm thương mại quy trình áp dụng triển khai để sản xuất mặt hàng vải có độ chống UV cao phương pháp khác cho xơ thiên nhiên xơ tổng hợp Hầu hết sản phẩm thương mại tương thích với thuốc nhuộm chất hồn tất khác, chất áp dụng phương pháp xử lý tận trích hay ngấm ép (ngấm ép cuộn ủ, tecmofix, ngấm ép-chưng hấp) Tuy nhiên việc sử dụng chất hấp thụ UV quy trình nhuộm làm giảm phần hiệu suất lên màu khuyến cáo xử lý trước nhuộm 6.1 Phương pháp tận trích Các sản phẩm hóa chất đưa lên vải theo phương pháp tận trích với quy trình giống với thuốc nhuộm hoạt tính (cho PA sơ sợi thiên nhiên) thuốc nhuộm phân tán (cho xơ sợi tổng hợp) Trong điều kiện pH, hóa chất (kiềm hay axit) nhiệt độ có chênh lệch sản phẩm hóa chất hoàn tất khác hãng hay hãng sản xuất Các thiết bị áp dụng cho phương pháp tận trích máy nhuộm tận trích máy nhuộm guồng, máy jet, zigger Hình 1.16: Sơ đồ minh họa q trình tận trích chống tia UV vải Nylon Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Quy trình tận trích chung cho vải PA gồm công đoạn: Hút, tận trích hóa chất hồn tất từ dung dịch có muối mơi trường trung tính Cho kiềm vào để tạo phản ứng liên kết chất chống UV hấp thụ vào xơ sợi Giặt để loại bỏ chất điện ly, kiềm hóa chất khơng tạo liên kết.Trong quy trình tận trích áp dụng quy trình đẳng nhiệt hay nâng nhiệt (xem hình 1.16) Nhiệt độ tạo phản ứng cấp kiềm từ 40oC - 80oC, đặc biệt vật liệu PA nhiệt độ cao từ 70oC - 98oC tùy loại sản phẩm hóa chất hấp thụ tia UV nhóm lạnh, ấm nóng thuốc nhuộm hoạt tính Thời gian xử lý tạo liên kết 20 - 40 phút 6.2 Phương pháp ngấm ép Đây phương pháp sử dụng phổ biến đơn giản nồng độ hóa chất vải đạt với hiệu suất cao Vì phương pháp áp dụng cho dây truyền liên tục bán liên tục, vải dạng mở khổ nên vải không bị nhăn nhàu không ảnh hưởng tới yếu tố quan trọng cấu trúc dệt Phương pháp phù hợp với hầu hết hóa chất hồn tất chống tia UV áp dụng thiết bị ngấm ép máng lần ép hay lần ép 6.3 Phương pháp ngấm ép cuộn ủ Hình Sơ đồ quy trình ngấm ép cuộn ủ (pad-roll) Đây cơng nghệ đơn giản nhất, giá thành thấp nhất, lại cho kết chất lượng tốt độ đồng cao áp dụng cho lô hàng 1000 m đến 10.000 mét Công nghệ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Hình Nhãn mác sản phẩm vải chống tia UV Mĩ Châu Âu đưa thị trường loạt sản phẩm vải len cao cấp chống UV phương pháp hoàn tất với chất hấp thụ UV Để phân biệt với sản phẩm thông thường làm cho sản phẩm trở nên bật người ta thường làm nhãn mác riêng đính mặt hàng chống tia UV (xem hình 1.21) Các nhãn mác kiểm tra công nhận trung tâm thử nghiệm cấp phép, Mỹ việc đánh giá đưa chuẩn yêu cầu cho sản phẩm Ủy ban Thương mại Liên bang, cịn Úc cơng việc Phịng thí nghiệm Bảo vệ Bức xạ Trên nhãn mác có ghi tên nhà chứng nhận tài liệu áp dụng thử nghiệm, phân nhóm sản phẩm bảo vệ, giá trị UPF/SPF hay mức độ phần trăm ngăn chặn tia UV vải Cùng với việc nghiên cứu tạo sản phẩm dệt chống tia UV nhà nghiên cứu đồng thời tìm phương pháp thử nghiệm phù hợp để đánh giá chất lượng sản phẩm Và dựa vào tiêu chuẩn để nghiên cứu nâng cao khả chống nắng cotton sản phẩm vải khác Đồng thời đưa tiêu chuẩn phân loại khả chống tia UV sản phẩm tiêu chuẩn phân loại nhãn mác cho sản phẩm (xem bảng 1) Bảng 1: Phân loại khả chống tia UV sản phẩm dệt may Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 16 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Nhìn chung sản phẩm dệt chống tia cực tím sản phẩm dệt may chức có ý nghĩa ngày quan tâm tính hữu ích ứng dụng to lớn Các nhà máy sợi Việt Nam thử nghiệm sản xuất sợi 100% chi số cao công nghệ dệt, nhuộm hoàn tất cho phép tạo mặt hàng có giá trị gia tăng cao cung cấp cho doanh nghiệp may Tuy nhiên việc nghiên cứu để làm chủ cơng nghệ hồn tất chức tạo đặc tính riêng biệt cho vải khả bảo vệ chống tia UV, đặc tính quản lý ẩm tạo cảm giác tiện nghi mặc… chưa quan tâm nghiên cứu để đáp ứng yêu cầu khách hàng, đặc biệt giai đoạn mà thị trường dệt may Việt nam phải cạnh tranh với nhiều công ty sản xuất nước việc chiếm lĩnh thị trường xuất sang EU Mỹ Vì vấn đề nghiên cứu cơng nghệ để sản xuất thành côngnhững sản phẩm vải chức cần thiết BẢN CHẤT NGĂN NGỪA TIA UV CỦA HĨA CHẤT SỬ DỤNG 8.1 Phân loại hóa chất sử dụng chống tia UV cho vật liệu dệt Có hai loại chất ngăn ngừa tia UV sử dụng xơ sợi vải là: 1- Các chất hữu cơ, có khả hấp thụ chọn lọc tia UV có tác dụng chất biến đổi lượng, giảm tỉ lệ xạ truyền qua Các chất dẫn xuất benzotriazole, hydro benzophenone phenyl triazine…, đưa lên vải phương pháp ngấm ép hay tận trích với thuốc nhuộm phân tán (cho xơ tổng hợp) hay hoạt tính (cho xơ thiên nhiên) chất liên kết hồn tồn giống với hai loại thuốc nhuộm Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 17 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance 2- Các hóa chất vơ cơ, với khả hấp thụ phần tia UV chất có khả phản xạ xạ UV, hạn chế tối đa thành phân tia khúc xạ đồng thời có tác dụng che phủ phần lỗ trống vải lớp mỏng tráng phủ Thường gọi chất che chắn tia UV, chủ yếu chất vô dạng hạt mịn hay nano như: ZnO, TiO2, chất gốm hợp chất kim khác Al, Si,Ti Zn Ti(OC4H9)4 Việc đưa chất lên vật liệu dệt cơng đoạn chuẩn bị hỗn hợp kéo sợi trước ép đùn sợi hay tráng phủ thông thường, tráng phủ sol-gel hỗn hợp hồ kết dính khác 8.2 Yêu cầu hóa chất chống tia UV cho vật liệu dệt 4.2.1 Đối với chất hữu hấp thụ UV: - Hấp thụ hiệu xạ UV vùng bước sóng từ 290-360 nm, nhanh chóng chuyển hóa lượng UV thành lượng nhiệt tỏa xung quanh - Có lực liên kết đủ lớn xơ sợi 4.2.2 Đối với chất có khả che chắn: - Có đặc tính phản xạ hấp thụ tia UV tốt với số khúc xạ đủ lớn - Kích thước hạt đủ nhỏ 10 – 100 nm, để tạo khả phân tán đơn phân tử nhỏ, không bị kết tụ - Gắn kết tốt với sơ sợi hỗn hợp tráng phủ vải 4.2.3 Các yêu cầu chung cho hai loại chất chống UV: - Không gây ảnh hưởng tới màu sắc độ bền màu - Tương thích với nhiều thuốc nhuộm hóa chất hồn tất khác - Có tính sử dụng bền lâu, trì hiệu chống UV cao sau thời gian sử dụng sản phẩm - Bền với tác động môi trường Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 18 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance - Khơng phân hủy chất gây độc hại 8.3 Đặc điểm hóa chất chống tia UV cho vật liệu dệt Chất hấp thụ UV hợp chất không màu vơ hữu có khả hấp thụ hiệu vùng bước sóng 290 – 360 nm Chất hữu hấp thụ UV chủ yếu dẫn xuất o-hydroxy benzophenone, ohydroxy phenyl triazine, o-hydroxy phenyl hydrazine Nhóm ortho hydroxyl cho đóng vài trị trình hấp thụ làm hợp chất tan dung dịch kiềm tính Một số benzophenone thâm nhập vào xơ tổng hợp đường hoàn toàn giống thuốc nhuộm phân tán Sự kết hợp cách thích hợp chất hấp thụ UV chất chống oxi hóa đem lại hiệu sử dụng cao (ngăn tượng phân hủy đồng phân hóa hóa chất chống UV) Những dẫn xuất Benzophenone có mức lượng thấp, dễ bị khuếch tán thăng hoa Những dẫn xuất Orthohydroxy phenyl diphenyl triazine có độ bền thăng hoa cao, cấu tạo kiểu có khả tạo độ phân tán tốt để đưa vào dung dịch ngấm ép nhuộm gắn màu nhiệt độ cao, hồ in hoa Chất hấp thụ UV đưa vào hỗn hợp kéo sợi trước ép đùn dung dịch nhuộm Để đạt khả bảo vệ chống tia UV, nồng độ chất hấp thụ UV khoảng 0.6 – 2.5 % so với vải Bên cạnh có có mặt chất hấp thụ UV PET, nylon, tơ tằm hay len có tác dụng chống lại phá hủy quang học xơ trước ánh sáng mặt trời Chất hấp thụ UV xơ len làm chậm q trình gây ố vàng quang hóa ánh sáng Một số sản phẩm triazin chất ổn định chống lại ánh sáng (hindered amine light stabiliser – HALS) áp dụng cho vật liệu Polypropylene (PP) để nâng cao độ bền với tia UV Chỉ cần bổ xung 0.15% so với khối lượng xơ nâng cao đáng kể khả chống UV Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 19 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Hơn chất đưa với pigment vào PP để tạo sản phẩm sử dụng ánh nắng Những chất hấp thụ UV lượng cao thích hợp cho vật liệu PET bao gồm: dẫn xuất ortho- hydroxyphenyl diphenyl triazine sử dụng quy trình nhuộm tận trích, ngấm ép hay in hoa Hiện số hãng sản xuất hóa chất ngành dệt đưa thị trường sản phẩm hấp thụ UV cho vải dạng hỗn hợp có phụ gia chất chống oxi hóa, chất ổn định Thành phần cấu tạo chi tiết chúng phức tạp khơng hồn tồn giống hãng sản xuất Các sản phẩm tiếng giới hãng xúc tiến đưa vào thị trường Việt nam: UV-CUT (Protex); TINOFAST CEL (Ciba) dựa thành phần oxalanilide - dẫn xuất đianilin axit oxalic; RAYOSAN C (Clariant) TINOGARD (Ciba) dựa hợp chất dẫn xuất dị vòng Benzotriazol; CIBAFAST W (Ciba) công thức cấu tạo 5benzotriazolyl-4-hydroxy-3-sec-butyl-benzenesulfonic acid; UVINUL DS 49 (BASF) sản phẩm dựa dẫn xuất benzophenone .v.v Đối với chất chống UV với chất che chắn thơng thường pigment, gốm vơ có số khúc xạ lớn 2.55, có khả che phủ chắn xạ tốt Các pigment vô xơ sợi làm ánh sáng phản xạ khuếch tán chạm vào sơ sợi tăng khả bảo vệ chống UV Chất TiO2 đưa vào dung dịch kéo sợi với tác dụng làm mờ đóng vai trị chất hấp thụ tia UV Titan đioxit chất gốm có khả hấp thụ vùng UV từ 280 đến 400 nm phản xạ bước sóng khả kiến hồng ngoại Để đạt hiệu tối đa, hạt phải nghiền nhỏ phân bố dạng đơn phân tử hỗn hợp dung dịch Những hạt Titan kích cỡ nano tạo thể mịn liên kết bền với vải bơng sản phẩm đạt số UPF khoảng 50 mà không ảnh hưởng tới đặc tính đàn hồi vải Xơ visco loại sáng màu thẩm thấu tia UV cao số sản phẩm xơ viso modal có pigment làm mờ Các hạt nano kẽm oxit có kích cỡ phân bố đơn phân tử cao (20 – 40 nm), hạn chế thấp khả kết tụ tạo khả chắn UV tốt Thử nghiệm vải nylon cho thấy với tỉ lệ hỗn hợp TiO2/ ZnO 67/33 cho hiệu che chắn UV cao nhiều so với việc sử dụng oxit nồng độ Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 20 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Vải nylon microfine có độ thưa 0.1% có khả tạo hệ số UPF > 50 với nồng độ 1.5% TiO2 Hiện với công nghệ Nano sản phẩm chống UV loại có kích cỡ tương đương thâm chí nhỏ chiều dài bước sóng tia UV nâng cao đáng kể tỉ lệ hấp thụ tia UV Hơn vật liệu nano làm tăng bề mặt riêng chúng lượng bề mặt, tạo điều kiện kết hợp cách dễ dàng với chất phân tử lớn, giảm phản xạ khuyếch tán ánh sáng khả kiến, tăng độ suốt đảm bảo màu sắc tự nhiên sản phẩm dệt Tuy nhiên nghiên cứu cho thấy loại chất hấp thụ UV có phần gây ảnh hưởng đến độ bền lâu sản phẩm, đặc tính sản phẩm (như độ trắng, độ bền màu, cảm giác sờ tay, độ ngấm khả hút ẩm) môi trường Gần nhà khoa học Đức phát rằng: chất hấp thụ tia UV nằm sản phẩm dệt may thực hấp thụ tia UV chúng phân hủy hợp chất có ảnh hưởng khơng tốt cho sức khỏe người Do việc sử dụng đảm bảo an toàn chất vấn đề cần phải xem lại Mặt khác chất che chắn tia UV thường hợp chất vô cơ, khơng mùi, khơng độc, có màu trắng tự nhiên, khơng bị phân hủy, không bay hơi, ổn định nhiệt độ có khả ngăn ngừa tia UV tốt 4.4.Bản chất ngăn ngừa tia UV hóa chất Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 21 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Hình 7: Sơ đồ minh họa chuyển hóa lượng xạ UV dẫn xuất Benzophenone Chất hấp thụ liên kết chặt chẽ vào xơ để chuyển lượng tia UV thành lượng dao động phân tử chất hấp thụ, kích thích điện tử thành nhiệt mà khơng bị mát xung quanh, chức máy chuyển đổi lượng Tia UV bước sóng ngắn có lượng cao kích thích chất hấp thụ UV lên trạng thái lượng cao Sau lượng giải phóng dạng xạ có bước sóng lớn (Ví dụ: Xem hình 1.14) Ở q trình đồng phân hóa xảy nối phân đoạn chất hấp thụ tạo thành chất đồng phân phân tử cao khơng có khả hấp thụ tia UV Đó chất khơng ổn định lâu dài Do đặc tính cần thiết chất hấp thụ có khả hấp thụ lượng UV mà không bị biến đổi Đối với chất hấp thụ UV khác có chế hồn tồn tương tự xảy theo chu kì bước sau: 1) Hấp thụ lượng xạ lên trạng thái kích thích; 2) Chuyển dịch proton phân tử; 3) Phát tia hồng ngoại (nhiệt năng); 4) Chuyển dịch proton vị trí ban đầu Tuy nhiên việc nghiên cứu xác chế bước chuyển dịch vị trí proton mức lượng vị trí điện tử kích thích phân tử khó Và nghiên cứu suy đoán dựa nguyên lý hóa học lượng tử Theo nghiên cứu gần đây, chất có khả chắn tia UV hạt nano TiO2, ZnO hay chất gốm chúng có khả hấp thụ tốt xạ UV dịch chuyển lớp điện tử tác động phonton nằm vùng lượng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 22 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance UV [14] Mặt khác nhờ có cấu tạo hóa học tinh thể đặc biệt, có số khúc xạ cao (TiO2 2,71 ZnO 2,03) nên chất phân tán tia tới giảm tia truyền qua tăng hiệu bảo vệ Dựa thuyết tán sắc ánh sáng, số khúc xạ đường kính hạt có ảnh hưởng đáng kể đến phân tán ánh sáng Chỉ số khúc xạ cao thể khả phân tán phản xạ ánh sáng mạnh hơn, đường kính hạt nhỏ có khả che chắn ánh sáng tốt Nhìn chung hiệu che chắn tia UV tốt hạt có kích cỡ nằm khoảng 10 – 100 nm CHƯƠNG II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nội dung phương pháp nghiên cứu 1.1 Nội dung nghiên cứu Để nghiên cứu ứng dụng sản xuất thành công vải chống tia UV cách có hiệu nhà nghiên cứu phải tiến hành theo nội dung sau: +Nghiên cứu cơng nghệ đưa hóa chất chống tia UV lên vải với hiệu xử lý cao +Nghiên cứu phương pháp đánh giá phù hợp khả ngăn ngừa tia UV hóa chất hồn tất vải sau xử lý Các bước nghiên cứu tiến hành sau: - Lựa chọn vải để xử lý hoàn tất chất hập thụ tia UV - Thực thí nghiệm mẫu thử (phịng thí nghiệm) với thơng số thay đổi nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt nồng độ hóa chất xử lý - Áp dụng phương pháp AATCC 183-2000 để đánh giá hiệu chống tia UV vải thông qua giá trị đo SPF vải - Đánh giá kết thông qua quy hoạch thực nghiệm để xây dựng cơng nghệ tối ưu xử lý hồn tất vải chống tia UV 1.2 Đối tượng nghiên cứu Trong số hóa chất hấp thụ tia UV hãng tiếng cung cấp cho ngành dệt Rayosan C (Clariant -Thụy Sỹ) giới thiệu có hiệu Rayosan C thương phẩm chất lỏng nhớt màu trắng, có đặc tính anion, tỉ trọng khoảng 1,25 20o C, pH ≈ (khi chưa pha loãng) Ổn định với dung dịch nước cứng, muối, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 23 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance axit kiềm Không tạo bọt khơng có độc tính sinh thái Bảo quản 20 - 25o C thời gian tháng (nhiệt độ bảo quản cao hiệu sản phẩm giảm) Sản phẩm hãng Clariant cung cấp cho Viện Dệt May dạng lô hàng sản xuất lớn Dựa hợp chất dẫn xuất dị vòng Benzotriazol, Rayosan C chất hấp thụ tia UV tốt, đạt hiệu tối đa vùng UVB Có nhóm hydroxyl tự phân tử nên dễ dàng liên kết cộng hóa trị bền vững với nhóm hydoxyl xơ xenlulơ nhóm amin xơ Polyamit giống thuốc nhuộm hoạt tính Đối với mặt hàng dệt nhuộm màu (từ gam màu trung tới gam màu đậm) nên áp dụng Rayosan C sau nhuộm Bởi sử dụng nồng độ cao, hiệu suất lên màu thuốc nhuộm anion (hoạt tính, trực tiếp axit) giảm Nó khơng làm thay đổi ánh màu vật liệu dệt nhuộm màu Hiệu bảo vệ bền với giặt bền với ánh sáng Do sản phẩm hấp thụ tia UV vùng UVB, khơng ảnh hưởng ảnh hưởng đến chất tăng trắng quang học Luận văn cao học Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 50 Rayosan C áp dụng cho xơ xenlulơ polyamit phương pháp tận trích thơng thường hay quy trình ngấm ép Lượng áp dụng từ 1- % 2.2.Phương pháp nghiên cứu 2.1 Thiết bị • Thiết bị ngấm ép : Máy ngấm ép thí nghiệm cặp trục Roaches EHP-350 Thụy Sỹ sản xuất Khổ vải ngấm ép lớn 30 cm Máng ngấm có dung tích 300 ml • Thiết bị sấy gia nhiệt: Máy văng sấy thí nghiệm Tsujji Nhật Khổ vải văng kim lớn 30 cm 2.2 Lựa chọn vải sử dụng Qua nghiên cứu lý thuyết, luận văn lựa chọn số loại vải bơng sau nấu tẩy làm bóng có cấu trúc khác nhau, tiến hành xử lý chống tia UV với chất xử lý hoàn tất chống tia UV Rayosan C nồng độ 4% phương pháp tận trích, kết thể bảng Mục đích lựa chọn vải nhẹ để trắng hay nhuộm kẻ sáng màu để phù hợp với thị hiếu người sử dụng mùa hè nắng nóng có cường độ UV cao Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 24 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Kết khảo sát cho thấy hầu hết vải bơng có hệ số bảo vệ tia UV thấp, nhiên tuỳ theo cấu trúc vải (chi số sợi, khối lượng, mật độ, kiểu dệt) giá trị UPF dao động vùng từ 2,5 đến 17 Để đạt tính chất bảo vệ tia UV, giá trị UPF vải phải ≥ 15, với yêu cầu hầu hết loại vải thông thường để may quần áo đáp ứng được, vải cần phải xử lý hồn tất chống tia UV với chất xử lý chống tia UV 2.3.Phương pháp thực nghiệm xác định khả chống tia UV vải Đây phương pháp sử dụng phổ biến đơn giản nồng độ hóa chất vải đạt với hiệu suất cao Vì phương pháp áp dụng cho dây truyền liên tục bán liên tục, vải dạng mở khổ nên vải không bị nhăn nhàu không ảnh hưởng tới yếu tố quan trọng cấu trúc dệt Phương pháp phù hợp với hầu hết hóa chất hồn tất chống tia UV áp dụng thiết bị ngấm ép máng lần ép hay lần ép Trong quy trình xử lý hồn tất chống tia UV người ta thường gọi cơng nghệ Tecmofix (đối với vải tự nhiên), Tecmosol (với vải tổng hợp) trình tự cơng nghệ sau (xem hình 1.18): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 25 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Hình 8: Sơ đồ quy trình ngấm ép gia khô nhiệt Ngấm ép → Sấy trung gian → Xử lý nhiệt → Giặt Công nghệ áp dụng cho hầu hết loại vật liệu sử dụng rộng rãi cho đơn hoàn tất hóa học khác với tên gọi kinh điển “Dry-Cure Process” Ưu điểm vượt trội phương pháp thời gian xử lý nhanh hiệu cao chạy lần dây truyền văng sấy nhiều khoang sấy bao gồm sấy trung gian xử lý nhiệt [15] Đối với vật liệu hay xenlulo tái sinh (trừ axetat), dung dịch ngấm ép bao gồm chất hoàn tất hấp thụ tia UV, Natribicacbonat (NaHCO3) hay Natricacbonat (Na2CO3) urê, ngồi có thêm chất ngấm anion hay nonion Lượng urê đưa vào khoảng 50 - 80 g/l đóng vai trị tăng độ hịa tan hóa chất hấp thụ tia UV hút ẩm đảm bảo liên kết thực tối ưu giữu hóa chất xơ sợi (phản ứng xảy môi trường ẩm) Vải sau ép với mức ép 60 80% sấy trung gian Tốt sấy tia hồng ngoại sấy gió nóng để giảm độ ẩm xuống khoảng 10 - 20% thời gian - phút Sau vải đưa vào khoang gia nhiệt khơng khí nóng nhiệt độ 1300 C với thời gian - phút để tạo liên kết bền vững chất hoàn chất vải Cuối vải đưa qua khoang làm mát vào cơng đoạn giặt nóng giặt lạnh Các sản phẩm hoàn tất chống tia UV cho vật liệu tự nhiên hay tổng hợp đưa vào dung dịch nhuộm thực liên kết đồng thời với thuốc nhuộm lên xơ sợi theo phương pháp 2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý Nhìn chung khả chống tia UV vải bị ảnh hưởng yếu tố nồng độ chất xử lý chống tia UV - Rayosan C, thời gian nhiệt độ xử lý Trong yếu tố, theo độ lớn Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 26 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance hệ số cho thấy: yếu tố nồng độ ảnh hưởng mạnh sau nhiệt độ cuối thời gian xử lý Ngoài giảm thời gian lưu vải máy đồng thời tăng cơng suất máy công nhân vận hành máy đồng thời tiết kiệm lượng lượng để nâng nhiệt độ lên dễ dàng bù đắp nhờ rút ngắn thời gian Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ lên nhiều khơng tốt cho vải bơng 150o C vùng nhiệt độ bắt đầu ảnh hưởng đến tính chất lý màu sắc vải bông, lượng hoá chất vải lớn ảnh hưởng đến tính chất nhiệt độ đủ cao Thời gian xử lý nhiệt lấy giá trị trung bình để bảo đảm hiệu suất gắn kết hố chất lên vải xử lý Điều nhiệt độ xử lý cao (trong giới hạn cho phép) đảm bảo điều kiện để chất xử lý gắn kết lên vải, tức tăng hiệu suất phản ứng khơng cần thiết phải tăng nồng độ chất xử lý lên nhiều, nhiệt độ thấp để đạt hiệu chống tia UV cần phải tăng nồng độ chất xử lý thời gian xử lý thích hợp Tương tự vậy, nồng độ chất xử lý, thời gian xử lý tăng hệ số UPF tăng thời gian xử lý lâu hơn, tốc độ tăng hệ số UPF chậm so với thời gian xử lý ngắn Điều thời gian phản ứng ngắn phải tăng nồng độ chất phản ứng để đạt hiệu mong muốn, nhiên hiệu suất đạt thấp so với thời gian xử lý lâu hơn, thời gian xử lý đủ lâu để hoá chất gắn kết lên vải việc tăng nồng độ tới giá trị phù hợp, cịn tiếp tục tăng lượng hố chất vải gần tới mức bảo hoà gây lãng phí đồng thời gây nhiễm mơi trưởng lượng hoá chất dư thừa vào nước thải 2.4 Hiệu xử lý Khi tăng thời gian nhiệt độ xử lý thấp hệ số UPF tăng mạnh nhiệt độ xử lý cao tốc độ tăng chậm Điều giải thích nhiệt độ xử lý thấp để đạt hiệu suất phản ứng phải tăng thời gian phản ứng, nhiên thời gian xử lý lâu làm giảm hiệu suất máy, cịn nhiệt độ xử lý cao với thời gian xử lý thích hợp đủ để hố chất gắn kết lên vải việc tiếp tục tăng thời gian xử lý lâu không cần thiết Qua nghiên cứu q trình xử lý hồn tất chống tia UV cho vải bơng phương pháp qui hoạch thực nghiệm khẳng định: kết nghiên cứu tin cậy hoàn toàn phù hợp với lý thuyết, vùng nghiên cứu, thông số tối ưu để sản xuất vải Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 27 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance bơng chất lượng cao với tính chống tia UV có hệ số UPF đạt giá trị từ 30- 35 lựa chọn sau: + Nồng độ 45 g/l nồng độ tối ưu cho chất xử lý chống tia UVRayosanC + Thời gian xử lý: – 3,5 phút + Nhiệt độ xử lý: 135 – 145oC Tính ứng dụng 3.1.Khẩu trang Thiết kế ba chiều ôm trọn mặt có khả chống lại tia UV UPF 50+++ Chất liệu vải lụa 100% kết hợp với lớp kháng khuẩn Coolchill tạo nên bề mặt vải mềm mại mà khơng gây ngạt, nóng, làm giảm tối thiểu nguy gây bít lỗ chân lơng bụi bẩn, vi khuẩn gây 3.2.Áo khốc Airsm có sử dụng công nghệ chống tia UV Áo chống tia UV phong cách thiết kế chuyên sử dụng để ngăn cản xạ từ ánh nắng mặt trời nhờ nhiều yếu tố độc lạ vật liệu vải, độ co dãn, tỷ lệ dệt, sắc tố Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 28 Quá trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance 3.3.Các sản phẩm may mặc khác có ứng dụng cơng nghệ chống UV 4.Kết luận Với nhu cầu xã hội nói chung người tiêu dùng nói riêng, vấn đề sản xuất vải quần áo chống nắng nhà nghiên cứu giới quan tâm sâu sắc Đây vấn đề cấp thiết việc phòng tránh bệnh nguy hiểm xạ mặt trời gây nên Luận văn thực nhu cầu thực tế kiểm chứng thiết bị tiêu chuẩn đánh giá quốc tế hành kết hồn tồn đáng tin áp dụng vào sản xuất nhà máy Qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy: - Để đạt yêu cầu chống tia UV cho sản phẩm vải cần phải tính tốn từ bước lựa chọn nguyên liệu kiểu dệt Khả bảo vệ vải phụ thuộc phần vào chất hấp thụ tia UV thơng qua q trình xử lý cuối để nâng cao giá trị SPF theo yêu cầu Tuy nhiên khơng xủ lý hóa chất hấp thụ sản phẩm vải bơng có khả bảo vệ - Các thông số nguyên liệu kiểu dệt đóng vai trị định để sản xuất vải chống tia UV Cụ thể chất, cấu trúc xơ sợi độ thưa độ xốp vải - Hóa chất hấp thụ tia UV Rayosan C thương phẩm tiếng đạt hiệu xử lý tốt vải bông, đặc biệt với vải dệt từ sợi chi số cao Ne 10 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 29 Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Tuấn Anh, Giáo trình Quá trình hồn tất vải, NXB Bộ GD&ĐT, 2020 .https://123docz.net//document/7513945-nghien-cuu-so-sanh-phuong-phap-xu-ly-hoantat-chong-tia-uv-cua-vai-bang-hoa-chat-huu-co-va-vo-co.htm https://xemtailieu.net/tai-lieu/nghien-cuu-cong-nghe-xu-ly-hoan-tat-vai-chong-tia-uv1489670.html Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh 30 ... Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance áp dụng cho vải vải pha bơng Trình tự cơng nghệ thực tế có cơng đoạn (xem hình 1.17) ngấm ép, cuộn ủ giặt Ở công đoạn vải. .. Thành phố Hồ Chí Minh Q trình hồn tất vải - cơng nghệ xử lí chống tia tử ngoại UV Resistance Quy trình tận trích chung cho vải PA gồm công đoạn: Hút, tận trích hóa chất hồn tất từ dung dịch có muối... trình ngấm ép gia nhiệt khơ Trong quy trình xử lý hoàn tất chống tia UV người ta thường gọi công nghệ Tecmofix (đối với vải tự nhiên), Tecmosol (với vải tổng hợp) trình tự cơng nghệ sau (xem hình