Đồ án tốt nghiệp thiết kế công nghệ và dây chuyền sản xuất

Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Lời cảm ơn Em xin cảm ơn thầy Phạm Đức Dơng thầy cô giáo khoa Công nghệ Dệt May thời trang trang bị cho em kiến thức quý báu suốt năm năm học vừa qua Qua em cảm ơn đến Công ty Dệt may Hà Nội đà giúp đỡ tạo điều kiện cho em thời gian thực tập Công ty GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội lời nói đầu May mặc nhu cầu thiết yếu sống hàng ngày ngời Nó giúp cho ngời chống đỡ thời tiết, khí hậu thiên nhiên mà tô điểm cho sống thêm tơi đẹp Ngành dệt nớc ta phát triển mạnh tập trung vào mặt hàng chất lợng cao để xuất Tổng kim ngạch xuất năm 2005 đạt tới 4,8 USD, đứng thứ hai sau dầu khí Theo chiến lợc ngành dệt may tính đến năm 2010 kim ngạch xuất ngành đạt tới 10 tỷ USD Trong mặt hàng xuất hàng dệt kim có ý nghĩa đáng kĨ Hµng dƯt kim thêng may thµnh phÈm råi míi đem xuất hình thành xí nghiệp dệt may khép kín xí nghiệp khâu nhuộm hoàn tất đóng vai trò xí nghiệp khâu nhuộm hoàn tất đóng vai trò quan trọng có tính chất định đến sản phẩm cuối Trong số hàng dệt kim mặt hàng cotton 100% đợc quan tâm sản xt ngµy cµng nhiỊu vµ sư dơng rÊt phỉ biÕn giới Với mục tiêu nh vậy, phần thiết kế mình, em cố gắng chọn thiết bị công nghệ đạt trình độ cao giới ®Ĩ cã thĨ s¶n xt s¶n phÈm cã chÊt lợng cao, nhờ sử dụng thiết bị tốt áp dụng đợc công nghệ đại, tiết kiệm hơi, điện, nớc, hóa chất, lao động vật t tiêu hao thờng xuyên Công nghệ đại cho phép đảm bảo điều kiện môi trờng Sản phẩm bán sản phẩm thiết kế đợc sử dụng cho may mặc nhiều mặt hàng khác nh loại áo T-Shint, Polo-Shirt, loại quần áo nam nữ nhiều mặt hàng khác GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Phần thứ Tổng quan nguyên liệu công nghệ làm hóa học vải dệt kim Trong mặt hàng may mặc hàng dệt kim ngày đợc sử dụng rộng rÃi để may mặc loại quần áo lót, quần áo mặc ngoài, quần áo thể thao Trong số loại vải dệt kim loại mặt hàng từ xơ 100% đặc biẹt mặt hàng đà qua xử lý hóa học, nhuộm hoàn tất cao cấp mặt hàng truyền thống, đợc a chuộng tính chÊt sư dơng u viƯt cđa chóng Theo chiÕn lỵc phát triển ngành dệt may nớc ta đến năm 2010 sản lợng hàng dệt kim nớc 100.000 tấn/năm, nh có khoảng 25 35 nhà máy dệt kim cần xây dựng với công suất 1.500 tấn/năm cho nhà máy Sản phẩm dệt kim sản xuất phục vụ cho nhu cầu nớc mà xuất vào thị trêng EU, NhËt, Mü HiƯn nay, Mü ®· cã quan hệ bình thơng hóa với Việt Nam, bÃi bỏ cấm vận, cha đợc u đÃi thuế quan phổ cập cho hởng tối huệ quốc đà thông qua hiệp định thơng mại Việt Mỹ nhng Việt Nam đà xuất vào Mỹ hàng may mặc nói chung hàng dệt kim nói riêng với số lợng tơng đối lín Trong thêi gian tíi, quan hƯ ViƯt – Mỹ đợc cải thiện việc xuất hàng dệt may nói chung hàng dệt kim nói riêng vào thị trờng Mỹ hoàn toàn khả to lớn Điều cho thấy việc đầu t xây dựng nhà máy sản xuất hàng dệt kim với thiết bị đại công nghệ tiên tiến để sản xuất đợc sản phẩm cao cấp đạt tiêu chuẩn xuất đáp ứng nhu cầu chất lợng hàng may mặc ngày cao nhân dân ta hoàn toàn phù hợp với giai đoạn tới Nội dung đồ án thiết kế xởng nhuộm, hoàn tất vải dệt kim với nguyên liệu đầu vào vải 100% dệt kim Năng suất nhà máy 3000 tấn/năm Vải dệt kim mộc dệt từ sợi 100% có chứa tạp chất thiên nhiên, dầu mỡ kéo sợi dệt hồ Công đoạn làm hóa học (làm bóng, nấu, tẩy) làm khử tạp chất mà làm cho xở nở đều, xốp, dễ thấm nớc, dễ hút mồ hôi, mềm mại đặc biệt dễ hấp thụ thuốc nhuộm công đoạn sau Vải qua trình tiền xử lý mầu nhuộm sau tơi sáng nh vải để trắng độ trắng sau tăng, trắng quang học cao hơn, bền vững GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Vì vậy, tất mặt hàng dệt kim dù để trắng hay nhuộm màu in hoa phải qua trình làm hóa học Quá trình làm hóa học vải dệt kim từ xơ bao gồm công đoạn sau: - Kiểm tra phân loại - Đốt đầu xơ (với mặt hàng có yêu cầu) - Lộn trái (nếu cần) - Làm bóng (hay kiềm co) - Nấu dung dịch kiềm - Nấu tẩy tăng trắng quang học ( nấu tẩy thực đồng thời) - Giặt trung hòa sau công đoạn - Vắt ép nớc Sau trình vải đợc chuyển sang nhuộm, cán phẳng sấy khô Tuỳ theo thành phần cấu tạo loại vải mà ngời ta sử dụng công nghệ làm cho phù hợp Để đạt đợc tiêu kỹ thuật cao đặt chất lợng sản phẩm, yêu cầu kỹ thuạt đặt cho thiết kế - Sản phẩm đợc dệt từ sợi 100% chải kỹ - Vải dệt kim đợc làm hóa học nhuộm theo công nghệ đại đạt tiêu chuẩn độ mềm mại, độ trắng độ bền màu cao, vải có độ xốp cao, không bị bai dÃn, có độ co tối đa 2-3% đạt tiêu chuẩn Việt Nam Quốc tế 1.1 Đặc điểm cấu tạo xenlulô 1.1.1 Khái niệm Xenlulô hợp chất đợc tổng hợp thiên nhiên thành phần chủ yếu để tạo loại xơ nh bông, đay, gai, lanh, vitxcô, Axetat, Triaxetat 1.1.2 Cấu tạo xenlul« H HO H OH H H CH2OH OH H H O O H O H OH O H H H CH2OH OH H Trong công thức cấu tạo xenlulô GVHD: Phạm Đức Dơng OH H OH H O CH2OH H H O O OH H OH H H CH2OH H OH n SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội - Mức độ trùng hợp xenlulô thiên nhiên lớn lên tới 30 nghìn xơ kỹ thuật nh: lanh, gai, đay Đối với xơ > 10000 Trong xơ nhân tạo mức độ trùng hợp xenlulô thấp nhiều ®èi víi Vitxc« thêng thêng n = 400 450 ®èi với xơ polynoepic n = 500 550 lần, Axetat: n = 250 300 - Trong phần tử xenlulô vòng nằm sát cạnh quay so với góc 1800 - Giữa hai vòng nằm sát cạnh phần tử xenlulô thực liên kết glucozit gọi liên kết cầu ôxi đại phân tử xenlulô bị phá huỷ, liên kết bị phá huỷ trớc tiên tạo phân tử xenlulô - Trong vòng xenlulô có chứa nhóm: Hidroxyl tự (-OH) dính vào phần tử cacbon Những phần tử thể khả phản ứng tích cực xenlulô môi trờng axít kiềm - Xenlulô hợp chất đa tinh thể hộp chất xenlulô có phần tinh thể phần vô định hình tỷ lệ tinh thể xenlulô lớn đạt tới 70% xơ nhân tạo tỷ lệ đạt tới 40% 1.1.3 TÝnh chÊt lý hãa cđa xenlul« - Xenlul« kh«ng bỊn nhiệt, song độ bền giảm nhiều hay tùy thuộc vào nhiệt độ, thời gian gia công có mặt đồng thời nhân khác Thí dụ: Khi nấu vải dung dịch kiềm loÃng nhiệt độ 100 1250C thời vòng mặt ôxi không khí sấy nhiệt độ 150 2000C thời gian ngắn độ bền xenlulô cha bị giảm giảm không đáng kể Còn sấy nhiệt độ 2750C xenlulô bị biến đổi nhanh chóng làm thoát phẩm vật thể khí thể lỏng với thành phần khác Từ nhiệt độ 400 0C trở lên xenlulô bị phân hủy chuyển thành phẩm vật thể khí phần lại cacbon - Tác dụng nớc dung môi hữu Mặc dù chứa nhiều nhóm hidroxyl nhng xenlulô không hòa tan vào nớc, dới tác dụng nớc bị trơng nở phân tử liên kết chặt chẽ với mối liên kết hiđrô lực Van - đéc - van Nếu lấy xơ làm ví dụ thấy rằng: nớc xơ không bị hòa tan, nhng bị trơng nở mạnh nên tiết diện ngang tăng lên đến 45 50%, lúc chiều dài xơ tăng 2% GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội Đồ thị quang tuyến xơ xenlulô bị trơng không khác so với đồ thị quang tuyến trạng thái khô, điều chứng tỏ nớc thấm vào đợc phần mà phần tử xenlulô xếp chặt chẽ định hớng Khi nâng cao nhiệt độ giữ nguyên độ ẩm hàm ẩm độ trơng xơ xenlulô giảm chút Còn nâng độ ẩm môi trờng 80% hàm ẩm độ trơng xenlulô tăng lên khoảng nhiệt độ từ 60 1000C.' Dới tác dụng nớc thời gian dài độ bền học xơ xenlulô bị giảm bị thủy phân đồng thời bị ôxi hóa thành ôxít xenlulô Xenlulô không hòa tan dung môi thông thờng nh ête, rợu, benzen v.v Nó bị hòa tan vài dung môi đặc biệt - Tác dụng axít Xenlulô bền với tác dụng Axít, tác dụng axít khoáng Dới tác dụng axít mối liên kết glucôzit bị thủy phân làm cho mạch xenlulô bị đứt Nhng tốc độ thủy phân phần khác xơ xenlulô không hoàn toàn giống nhau, kết nhận đợc hỗn hợp phẩm vật cha bị thủy phân hoàn toàn Khi xenlulô bị thủy phân hoàn toàn phẩm vật thu đợc là: (C6H10O5)n + nH2O axít nC6H12O6 - Trong môi trờng kiềm: xenlulô bền vững trớc tác dụng kiềm cho NaOH trực tiếp với xenlulô không phá hủy đợc liên kết glucôzit Tuy nhiên kiềm có khả ôxi hóa xenlulô bị đốt nãng C6H7O2(OH)3 + NaOH C6H7O2(OH)2 OH NaOH xenlul« kiỊm Xenlulô kiềm bền vững, dễ bị nhốt phân hóa biến thành hydrát xenlulô Về thành phần hóa học, hydrát xenlulô không khác hydrat phân huỷ nhng cháy khác cấu trúc Trong đại phân tử hydrat xenlulô gốc glucôza quy góc 900 số nhóm OH tác dụng tơng hỗ giảm làm cho tính chất, lý, hóa hydrat xenlulô thay đổi so với xenlulô thiên nhiên Bởi hydrat xenlulô có khả hấp thụ nớc mạnh phản ứng hóa học dễ dàng dễ ăn màu Sự biến đổi cấu trúc chuyển đổi từ xenlulô tự sáng hydrat xenlulô phần phục hồi đợc cách đun nóng hydrat xenlulô vài GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội gluxerin từ 150 0C trở lên Khi phân bố mắt xích đại phân tử trở lại nh cũ Tuy nhiên số tính chất lý, hóa đà thay đổi giữ nguyên nh hút ẩm mạnh, ăn màu mạnh nhóm hydratyl tác dụng tơng hỗ với so với xenlulô nguyên thủy - Xenlulô bị phá huỷ nấm mốc vi khuẩn, đặc biệt điều kiện ẩm ớt nhiệt độ thích hợp Khi bị nấm mốc phá hủy mặt sản phẩm xuất đốm màu nâu; bị vi khuẩn phá huỷ thờng dấu hiệu để nhận biết, nhng sản phẩm bị mục nát dần tác dụng thủy phân xenlulô chất nấm mốc vi khn tiÕt - Díi t¸c dơng cã ¸nh sáng, xenlulô bị ôxi hóa ôxi không khí tạo thành ôxit xenlulô làm cho vải bị giảm độ bền học tia tử ngoại có bớc sóng < 360mm có tác dụng phá huỷ xenlulô mạnh - Xenlulô bền với tác dụng chất khử, dới tác dụng chất ôxi hóa, xenlulô trở thành ôxit xenlulô Trong trình gia công hóa học sợi dệt ngời ta thờng dùng chất ôxi hóa để tẩy trắng vải nh: Natriclorit (NaClO2); Natrihipoclorit (NaClO); Hydropex«xit (H2O2); AxÝt penr«xi – axetic (CH3COOH) Nhng phải lựa chọn chất tẩy điều kiện công nghệ phù hợp cho xenlulô bị ôxi hóa nhất, nghĩa bị giảm độ bền học Tuỳ theo tác nhân ôxi hóa điều kiện phản ứng mà xenlulô bị ôxi hóa theo chế VD: Khi ôxi hóa xenlulô natrihydrolorit sơ đồ ôxi hóa xenlulô nh sau: - Trong môi trờng axít ôxi hóa xảy theo hớng Hớng 1: ôxi hóa nhóm rợu bậc đến anetehit sau đến nhóm cacboxy GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp H Trờng ĐHBK Hà Nội OH OH H H H OH +O H H CH2OH C=O H H OH H H OH OH +O H H H COOH Hớng 2: Ôxi hóa nhóm H rợu bậc để tạo thành monoxeton, sau đứt vòng tạo thành hợp chất xem nh ete axít cacbôxilic xenlulô nh sau: H OH OH H OH H H H +O H H H H COOH +O OH H O C O CH2OH CH2OH O hai + Trong môi trờng kiềm trình ôxi hóa xenlulôCH2OH xảy theo hớng Hớng 1: ôxi hóa thẳng nhóm rợu bậc đến nhóm cacboxyl Hớng 2: ôxi hóa nhóm rợu bậc đến hợp chất kiểu di-cacboxylic nhiều nấc trung gian nh: Thoạt tiên tạo thành môno-xeton, sau đồng phân hóa thành di-xeton, di-xeton bị ôxi hóa tiếp bị đứt vòng tạo thành nhóm cacboxyl làm cho mạch xenlulô dễ bị đứt nh sau: H OH H H -O OH H H O H O- +O -O OH H H O OH H H O O- O COOH COOH H +O -O OH H H H O H O- +O -O OH H H H O CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH Kết cuối mạch đại phân tử bị đứt, độ bền học giảm 1.2 Cấu tạo tính chất xơ 1.2.1 Khái niệm Xơ loại xơ phổ biến ngành dệt may nay, công nghệ chế tạo xơ hóa học tăng sản lợng xơ chiếm khoảng 50% tổng sản lợng xơ dệt dùng hàng năm giới xơ GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao O- Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội đợc sử dụng cách khoảng 5000 năm xuất ấn Độ Xơ loại xơ bao phủ quanh hạt 1.2.2 Cấu tạo tính chất xơ Bên cạnh xenlulô thành phần chủ yếu xơ tạp chất xenlulô, chiếm số lợng nhng ảnh hởng không nhỏ đến chất lợng vải Vì trình làm hóa học để tạo đợc điều kiện thuận lợi cho trình nhuộm in sau này, đảm bảo cho sản phẩm đạt đợc độ trắng, độ mềm mại, độ hút ẩm cao, ngời ta phải dùng biện pháp xử lý để tách tạp chất Những tạp chất thiên nhiên chủ yếu xơ gồm: - Hêmixenlulô: Hêmixenlulô tập hợp nhiều hydratcacbon cao phân tử, có tính chất chung là: không hòa tan nớc, dễ thủy phân dung dịch axít khoáng, dễ bị tách khỏi xơ dung dịch kiềm loÃng Trong Hêmixenlulô polysacarit khác nh pentozan hexozan, phân tử xenlulô với mức độ trùng hợp dới 150 đợc xếp vào thành phần hêmixenlulô tất chúng bị hòa tan hoàn toàn dung dịch xút 17,5% - ChÊt pectin Pectin lµ mét nhãm hydratcacbon cã thµnh phần phức tạp có điểm chung là: + Khó tan nớc lạnh + Tan phần nớc sôi + Tan triệt để dung dịch amonioxalat (COON4)2 Khi nấu vải dung dịch kiềm, chất pectin bị hủy phân giặt khỏi vải - ChÊt s¸p: ChÊt s¸p cã tØ lƯ tan nớc kiềm Nó hỗn hợp rợu cao phân tử đơn chức mạch thẳng nh: rợu gotxipilic, montanilic rợu không hòa tan nớc kiềm axít béo cao phân tử nh axít palmitic, oleic, muối natri chúng este rợu cao phân tử víi c¸c axÝt bÐo nh víi axÝt, oleic (s¸p cống) số hydrocacbon nh C30H60, C30H62 Hỗn hợp chất khác có tiêu đặc trng là: - Điểm nóng chảy: 65 700C - Khối lợng riêng: 0,975 0,99 - Chỉ số axít : 32 33 GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao Đồ án tốt nghiệp Trờng ĐHBK Hà Nội - Chỉ số xà phòng hóa: 82  98 - ChØ sè este: 50  62 - Phần bị xà phòng hóa: 37 47 - Phần bị xà phòng hóa: 52 47% Trong thành phần sáp có axít béo dễ bị xà phòng hóa kiềm, este rợu cao phân tử với axít béo rợu cao phân tử hydratcacbon khả bị xà phòng hóa Nếu tách phơng pháp hóa học khó khăn, vải bị mục Mặt khác, sáp có tỉ lệ thấp lại nằm trải xơ, ngăn cản thuốc nhuộm vào xơ nên loại bỏ khó khăn Cách để tách sáp có hiệu dùng chất hoạt động bề mặt để nhũ hóa sáp, chuyển vào dung dịch biện pháp hóa lý Sáp thực vật chảy nhiệt độ từ 65 700C muốn tách sáp khỏi vải phải xử lý dung dịch nóng để chuyển thành dạng lỏng thực đợc trình dễ dàng - Hợp chất chứa nitơ Hợp chất chứa nitơ có tỉ lệ không lớn, chủ yếu tập trung lõi xơ thành phần chất nguyên sinh Các hợp chất chứa nitơ bị phá huỷ mạnh dới tác dụng kiềm đặc biệt dới tác dụng NaClo Ngoài ra, ngời ta dùng men sinh vật để tách tạp chất chứa nitơ khỏi vải nh: tripsin, pepsin, nhng không triệt để tách đợc khoảng 50% - Tro chất màu thiên nhiên: Hàm lợng tro trung bình xơ 1,2% Thành phần tro xơ gồm có: SiO2, Fe2O3, Al2O3, MnO4, CaO, MgO, KCl, NaCl Ngoài có muối axít photphoric sunfuric Trong tạp chất vô muối natri muối kali chiếm 95% khối lợng tro Xơ chín kỹ lợng giảm Khi hòa vào nớc tro xơ có phản ứng kiềm tính rõ rệt Chất màu hay pigment: xơ chín kỹ thờng có màu trắng nõn, loại xấu thờng có màu nhạt nh xám, xanh nâu nhạt chứa chất màu thiên nhiên dạng pigment Vì hàm pigment xơ nhỏ, chúng lại bền màu nên dễ bị thủy phân dới tác dụng ánh sáng gia công hóa học Ngoài tạp chất kể loại xấu, thu hoạch gia công sơ có lignin mảnh hạt thân lẫn vào Với loại sợi tốt dùng cho hàng dệt kim hầu nh lignin GVHD: Phạm Đức Dơng SV: Phạm Thị Thao