ủ ửĐối tượng, phạm vi nghiên cứu - Vải polyeste 100% - Môi trường Plasma DBD áp suất khí quyển a Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mớ ủi c a tác giả - Nghiên cứu đánh giá đư
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Xơ sợi Polyeste
Polyeste là loại xơ dệt nhân tạo được tạo ra từ polymer tổng hợp, trong đó ít nhất 85% khối lượng là este thay thế từ axit carboxylic nhân thơm, chủ yếu là terephtalat.
Công thức hóa học của polyetylen tereptalat (PET) [1-2]:
Polyeste chủ yếu được sản xuất từ polyetylen tereplatat (PET) bằng phương pháp nóng chảy Dietylengicol tereplatat là nguyên liệu ban đầu để hình thành polyetylen tereplatat
Quá trình ngưng tụ chất diễn ra trong môi trường chân không với nhiệt độ cao từ 270-280 độ C và có sự tham gia của chất xúc tác Theo yêu cầu, có thể thêm chất làm mờ hoặc thuốc nhuộm vào trong chất lỏng, dẫn đến phản ứng trùng ngưng.
HO(CH2)2-OOC- -OOC-(CH2)2OH
-C- -C-O-(CH2)2-O-C- -C-O-(CH2)2-O- +HO(CH2)2OH
Hình 1.2: Phản ứng trùng ngưng hình thành polyeste
Phản ứng tách ra etylen glycol, cần phải lọc sạch chất đó để nhận được Polyetylen tereptalat có khối lượng phân tử cần thiết [1-2]
Hình 1.3: Sơ đồ quá trình sản xuất xơ PES philamăng và xơ PES xtapen [1]
Polime được tạo thành dải băng, sau đó được cắt thành hạt khoảng 10mm và sấy khô Những hạt polime này được đưa vào nhà máy kéo sợi, nơi chúng được làm nóng chảy ở 285 oC và ép qua ống định hình sợi với đường kính lỗ từ 0.2-0.5 mm Tốc độ định hình sợi thay đổi tùy theo loại sản phẩm Sau khi định hình, sợi được cuộn vào ống hình trụ, tiếp theo là quá trình kéo dãn và định hình nhiệt ở 120-125 oC trong khoảng 30-40 phút trong môi trường không khí.
Các tính chất của vải polyeste
Khối lượng riêng: Trung bình 1.38 g/cm≈ 3 , nhẹ hơn xenlulo [2]
PET có độ bền cơ học cao và khả năng hút ẩm thấp, chỉ dưới 0,5% trong điều kiện không khí bình thường Vải dệt từ xơ, sợi polyester có độ co giãn và đàn hồi lớn từ 10-25%, giúp chống co và chống nhăn hiệu quả Độ bền kéo của vật liệu này đạt từ 4900 đến 5900 kg/cm².
PET có khả năng bền vững trước tác động của axit và dung môi hữu cơ Ngoài ra, PET cũng chịu được kiềm trong quá trình nhuộm và kiềm bóng, tuy nhiên, nó có thể bị bào mòn từ từ khi tiếp xúc với môi trường kiềm.
PET khó trương nở trong nước nên khó nhuộm màu, chỉ nhuộm được ở nhiệt độ cao [1]
Do độ ẩm thấp (0,4%), xơ sợi polyester dễ tích điện, gây xù lông và khó khăn trong quá trình kéo sợi, dệt vải, đồng thời sản phẩm dễ bắt bụi Tuy nhiên, xơ polyester có khả năng chịu nhiệt tốt, cao hơn bông, tơ tằm và xenlulo, với nhiệt độ nóng chảy đạt 260°C.
Trong không khí nóng ở 100 o C, độ co của Philamăng: PET co 3%, ở 150 o C co 10% [1-2] Trong nước sôi 100 o C, độ co của Philamăng: PET lớn hơn 6% [1-
Xơ xtapen co lại 1% khi tiếp xúc với nước sôi, trong khi ở điều kiện không khí khô với nhiệt độ 120-150 độ C, sự co lại có thể lớn hơn 2% Xơ này có khả năng chịu ánh sáng tốt, không bị ngả màu vàng và độ bền chỉ giảm rất ít khi tiếp xúc với ánh sáng.
Khi cháy nhỏ thành giọt, tro cứng bóp không vỡ và PET không bị vi sinh vật phá hủy
Vải polyester có nhiều ưu điểm và nhược điểm khi sử dụng làm quần áo Với khả năng bền bỉ, chống nhăn và khả năng giữ màu tốt, polyester là lựa chọn phổ biến cho trang phục Tuy nhiên, vải này cũng có nhược điểm như khả năng thấm hút kém và có thể gây cảm giác khó chịu khi tiếp xúc với da.
- Vải từ xơ PET thường cứng và có độ bền cơ lý cao, có khả năng kháng nhàu, giữ nếp tốt
- Bền với nhiệt độ và ánh sáng
- PET ít bị lão hóa, bền với vi khuẩn và nấm mốc
- Tương đối bền với axit và dung dịch kiềm loãng
- PET tương đối bền với chất oxi hóa và chất khử nhưng khi tẩy bằng chất oxi hóa thông thường độ trắng không tăng
- Khả năng hút ẩm kém nên sản phẩm dệt từ PES kém thoáng khí, hút mồ hôi kém nên tính vệ sinh thấp
- Vải dễ tích điện nên dễ gây cảm giác khó chịu cho người mặc trong mùa đông
- Khó trương nở trong nước
- Phế thải của PET khó phân hủy
Nhuộm màu cho vải Polyeste
Khả năng lên màu kém xuất phát từ độ kết tinh phân tử cao và sự thiếu hụt các nhóm hóa học có khả năng phản ứng với thuốc nhuộm Điều này dẫn đến việc cần thiết phải cải thiện quy trình nhuộm để đạt được hiệu quả tốt hơn.
6 nhuộm polyester ở nhiệt độ cao và áp suất cao bằng thuốc nhuộm phân tán siêu mịn [2-3]
Nhận xét về khả năng nhuộm màu của vải polysete:
PES khó trương nở trong nước, dẫn đến việc nhuộm màu gặp nhiều khó khăn, chỉ có thể thực hiện ở áp suất và nhiệt độ cao Vì vậy, các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu để cải thiện khả năng nhuộm màu cho vải polyester.
Plasma và ứng dụng plasma trong nhuộm màu cho vải polyeste
Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, bao gồm electron, ion, gốc tự do, tia bức xạ UV và các hạt trung tính Hơn 99% vật chất trong vũ trụ tồn tại dưới dạng plasma, cho thấy tầm quan trọng và sự phổ biến của trạng thái này trong thiên nhiên Plasma cũng có thể chứa các nguyên tử hoặc phân tử khí ở trạng thái kích thích, làm cho nó trở thành một phần quan trọng trong nhiều quá trình vật lý và hóa học.
Khi ion hóa xảy ra do nhận năng lượng từ các dòng vật chất bên ngoài, như bức xạ điện từ, plasma được gọi là plasma nguội Chẳng hạn, trong hiện tượng phóng điện trong chất khí, electron từ catod ion hóa các phân tử trung hòa Những electron mới tách ra sẽ chuyển động nhanh trong điện trường và tiếp tục ion hóa các phân tử khác Hiện tượng ion hóa dây chuyền này dẫn đến việc nhiều phân tử trong chất khí bị ion hóa, khiến chất khí chuyển sang trạng thái plasma.
Plasma nóng hình thành khi ion hóa xảy ra do va chạm nhiệt giữa các phân tử hoặc nguyên tử ở nhiệt độ cao Khi nhiệt độ tăng, electron dần được tách ra khỏi nguyên tử, và khi nhiệt độ đạt mức cao, các nguyên tử sẽ bị ion hóa hoàn toàn.
7 độ rất cao, các nguyên tử bị ion hóa tột độ, chỉ còn các hạt nhân và các electron đẫ tách rời khỏi các hạt nhân [1, 4]
Plasma được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và đóng vai trò quan trọng trong một số ngành sản xuất công nghiệp lớn trên toàn cầu.
Các loại plasma nhiệt với đặc trưng phá hủy do nhiệt cao được ứng dụng rộng rãi trong xử lý rác thải công nghiệp, chất thải rắn, chất thải độc hại, chất thải y tế, chất thải sinh học nguy hiểm và chất thải hạt nhân Tuy nhiên, trong một số ứng dụng công nghệ đặc trưng, nhiệt độ cao của plasma nhiệt không đạt hiệu quả mong muốn.
Plasma lạnh sử dụng năng lượng điện để tạo ra các điện tử năng lượng, trong khi các hạt ion và thành phần trung tính vẫn ở nhiệt độ phòng Đặc điểm này cho phép plasma nhiệt độ thấp xử lý các vật liệu nhạy cảm với nhiệt, như polyme và mô sinh học Plasma lạnh có nhiệt độ khí thấp và chứa các thành phần phản ứng hóa học, cho phép ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Ngành công nghiệp điện tử là một trong những ứng dụng quan trọng nhất, nơi công nghệ plasma đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất quy mô lớn.
Ngành công nghiệp dệt may đang nỗ lực áp dụng các kỹ thuật sản xuất tiên tiến nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường Xử lý bề mặt Plasma nổi bật với khả năng cải thiện các tính chất bề mặt của vật liệu mà không làm thay đổi các đặc tính tổng thể, đồng thời đảm bảo tính thân thiện với môi trường.
1.3.3 Ứng dụng của plasma trong xử lý vật liệu dệt may
1.3.3.1 Sự tương tác của plasma và bề mặt vật liệu
Công nghệ plasma là một phương pháp xử lý bề mặt hiệu quả, cho phép biến đổi có chọn lọc ở mức độ nanomet Khi plasma tương tác với bề mặt vật liệu dệt, các gốc tự do và điện tử sẽ va chạm, làm vỡ các liên kết hóa trị và tạo ra gốc tự do Các bề mặt vật liệu dệt được kích hoạt sẽ dễ dàng kết hợp với các thành phần của khí bị kích thích, từ đó cung cấp các nhóm phản ứng hóa học cần thiết.
Quá trình xử lý plasma cho phép liên kết hóa trị với bề mặt vật liệu dệt thông qua việc lựa chọn các loại khí hoặc hơi, tạo ra biến đổi hóa học mong muốn Vật liệu dệt có thể được xử lý trực tiếp trong vùng plasma hoặc ở vị trí bên ngoài thông qua phương pháp từ xa Ngoài ra, có thể áp dụng quy trình xử lý trước bằng plasma trước khi ghép polyme qua các phương pháp như ngấm ép, phun hoặc phù Một lựa chọn khác là xử lý vật liệu dệt bằng dung dịch polyme trước, sau đó sử dụng xử lý plasma để cố định hoặc polyme hóa.
Hình 1.5: Mô hình nguyên tắc xử lý vật liệu dệt bằng Plasma [4]
Hình 1.5 mô tả hai cách mà vật liệu dệt tiếp xúc với plasma: một là vật liệu nằm trong vùng plasma giữa hai điện cực, nơi plasma tương tác với cả hai bề mặt; hai là vật liệu nằm ngoài vùng plasma, chỉ có bề mặt tiếp xúc với plasma bị ảnh hưởng Plasma có thể tác động lên bất kỳ bề mặt nào tiếp xúc, với hai hiệu ứng chính là plasma lắng đọng và plasma không lắng đọng Plasma lắng đọng dẫn đến sự polyme hóa các nhóm chức tại vị trí được phủ, trong khi plasma không lắng đọng tương tác trực tiếp với các phân tử thuốc nhuộm trên chuỗi polyme bề mặt, hoặc thay đổi tính kỵ nước của bề mặt xơ để cải thiện sự khếch tán của các phân tử thuốc nhuộm.
1.3.3.2 Ứng dụng của plasma trong công đoạn nhuộm vật liệu
Quá trình nhuộm có năng suất thấp, với khoảng 50% thuốc nhuộm bị tiêu hao trong nước thải Nước thải nhuộm không chỉ gây ra vấn đề thẩm mỹ mà còn là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của cây thủy sinh và đe dọa sự sống của các sinh vật, có thể dẫn đến sự hình thành các chất gây ung thư.
Ứng dụng plasma trong quá trình nhuộm không chỉ giúp tăng khả năng bắt màu mà còn nâng cao hiệu quả tận dụng thuốc nhuộm, cải thiện độ đồng đều của màu sắc sau khi nhuộm Bên cạnh đó, phương pháp này còn giảm thiểu lượng thuốc nhuộm và nước cần sử dụng.
Việc sử dụng plasma để tiền xử lý vải tổng hợp trước khi nhuộm giúp tăng khả năng thấm ướt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nhuộm màu Xử lý plasma không chỉ biến đổi hoặc loại bỏ lớp kỵ nước bên ngoài mà còn đưa các nhóm chức năng thấm hút nước lên bề mặt vật liệu dệt, cải thiện sự tương tác của thuốc nhuộm với sợi Điều này dẫn đến việc tăng số lượng phân tử thuốc nhuộm thẩm thấu vào bên trong sợi Sau khi xử lý plasma, các loại vải cần được để ở điều kiện thường một ngày để hoàn tất việc đưa các nhóm chức mới lên bề mặt trước khi tiến hành nhuộm.
1.3.4 Ứng dụng của plasma trong nhuộm màu cho vải PET
Nghiên cứu của tác giả Hemen Dave và các cộng sự (2015) đã chỉ ra rằng việc biến tính bề mặt vải polyester thông qua xử lý plasma không nhiệt có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình nhuộm màu bằng thuốc nhuộm tự nhiên.
Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát những thay đổi plasma trên bề mặt polyester và mối liên hệ với khả năng nhuộm của polyester bằng thuốc nhuộm tự nhiên thương mại Việc sử dụng plasma rào cản điện môi (DBD) ở áp suất khí quyển để xử lý vải polyester đã thu hút sự chú ý lớn trong ngành dệt cũng như các lĩnh vực khác nhờ vào chi phí thấp, tốc độ xử lý nhanh và quy trình đơn giản mà không cần thiết bị chân không đắt tiền Hình thái học bề mặt được phân tích thông qua kính hiển vi điện tử quét (SEM), trong khi phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) được áp dụng để làm rõ sự thay đổi về cấu trúc hóa học và cấu trúc của polyester sau khi xử lý plasma.
Đánh giá khả năng nhuộm màu trên vải
Đánh giá khả năng nhuộm màu trên vải có thể thực hiện qua hai phương pháp chính: đánh giá cường độ màu và đánh giá độ tận trích thuốc nhuộm.
Phương pháp đánh giá cường độ màu, độ đều màu của vải
Phương pháp đánh giá cường độ màu được tiến hành bằng cách đo phổ phản xạ của vải sử dụng thiết bị đo màu quang phổ
Phương pháp đo quang phổ là kỹ thuật chính xác và phức tạp, bao gồm việc đo phổ và tính toán số liệu Quá trình đo phổ xác định độ phản xạ theo độ dài bước sóng, với giá trị phản xạ được tính dựa trên tỷ lệ ánh sáng phản xạ từ mẫu so với mẫu trắng chuẩn Tập hợp các giá trị này có thể được biểu diễn thành đường cong phản xạ trong vùng ánh sáng thấy được, gọi là đường cong phản xạ của một màu Từ độ phản xạ ánh sáng theo độ dài bước sóng, có thể tính toán các tọa độ màu cụ thể trong các không gian màu.
Giá trị độ phản xạ của mẫu trong khoảng 400 - 700 nm được xác định bằng máy đo màu quang phổ Cường độ màu (K/S) của các mẫu được tính toán theo phương trình Kubelka-Munk dựa trên giá trị phản xạ (R) tại bước sóng hấp thụ tối đa (λ max) theo công thức (1) [5, 8].
(1) Trong đó: R: giá trị độ phản xạ ở bước sóng hấp thụ tối đa (λ max)
K: hệ số hấp thụ của vật liệu
S: hệ số khuyết tán - tán xạ
Sự khác biệt về màu sắc giữa hai mẫu được đánh giá thông qua giá trị DE Đầu tiên, chọn một mẫu làm chuẩn và tiến hành đo màu sắc của mẫu này Sau đó, đo màu sắc của mẫu thứ hai, thứ ba, và tính toán giá trị DE giữa các mẫu này so với mẫu chuẩn Giá trị DE càng cao cho thấy sự khác biệt về màu sắc giữa các mẫu càng lớn.
Cách khác là quan sát bằng mắt trong điều kiện chuẩn ánh sáng tự nhiên từ 9-
11 hoặc 14- 16h, hướng về phía bắc với góc nghiêng 45 o (còn nguồn sáng nhân tạo phải đảm bảo 250 lux) để xác định sự khác nhau về màu giữa các mẫu [5]
Phương pháp đánh giá độ tận trích thuốc nhuộm (độ hấp thụ thuốc nhuộm của vải)
Phương pháp đánh giá độ tận trích thuốc nhuộm được xác định bằng lượng thuốc nhuộm hấp phụ trên 1g vải Nghiên cứu bắt đầu bằng việc xác định lượng thuốc nhuộm còn lại trong dung dịch, từ đó tính toán được lượng thuốc nhuộm hấp phụ Tỉ lệ phần trăm giữa lượng thuốc nhuộm hấp phụ và lượng thuốc nhuộm sử dụng sẽ cho ra độ tận trích thuốc nhuộm.
Kết luận chương I
Để đảm bảo nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú, vật liệu tổng hợp, đặc biệt là sợi vải polyester, ngày càng trở nên đa dạng Thay vì đầu tư chi phí cao cho việc nghiên cứu sản phẩm mới, các nhà khoa học hiện nay tập trung vào việc cải thiện các nhược điểm về tính chất lý và hóa của sản phẩm sẵn có Họ tạo ra những sản phẩm mới dựa trên nền tảng hiện có thông qua các phương pháp xử lý đơn giản, tiết kiệm và thân thiện với môi trường.
Phương pháp xử lý vải bằng Plasma đang được đánh giá cao trong nghiên cứu nhờ khả năng cải thiện và biến đổi tính chất bề mặt vật liệu mà không ảnh hưởng đến các tính chất của vải.
Nghiên cứu năm 2012 cho thấy rằng việc xử lý polyester bằng plasma giúp cải thiện đáng kể khả năng mao dẫn, hút ẩm, khả năng hấp thụ thuốc nhuộm và độ bền màu của vải.
ĐỐI TƯỢNG VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
Mục đích nghiên cứu
Đánh giá khả năng lên màu và hấp thụ thuốc nhuộm của vải PES 100% dưới tác động của xử lý Plasma DBD áp suất khí quyển Nghiên cứu ảnh hưởng của Plasma DBD đến các tính chất cơ lý của vải polyester như độ mao dẫn, tỉ lệ hồi ẩm và độ bền kéo đứt Giải thích sự thay đổi trong các tính chất nhuộm của vải polyester đã được kích hoạt bằng plasma DBD.
Đối tượng nghiên cứu
Vải được nghiên cứu là 100% polyester dệt thoi với kiểu dệt vân điểm, đã trải qua quá trình tiền xử lý Các đặc tính kỹ thuật của loại vải này đã được kiểm tra theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế, và sẽ được trình bày chi tiết trong chương 3.
2.2.2 Môi trường plasma DBD áp suất khí quyển
Môi trường plasma DBD áp suất khí quyển được tạo ra từ thiết bị plasma DBD, được thiết kế và chế tạo trong khuôn khổ đề tài KC02-13/16.
20 Trong nghiên cứu này khoảng cách phóng điện giữa hai bản cực cố định là 3mm Công suất phát Plasma cố định là 400W (1W/cm 2 )
Plasma lạnh được hình thành thông qua phương pháp phóng điện rào chắn điện môi (Plasma DBD) tại áp suất khí quyển, sử dụng không khí bình thường làm môi trường Quá trình tạo plasma này diễn ra nhờ vào mạch cao áp.
- Anode: tấm nhôm dài 8 cm rộng 50 cm được cách điện bởi tấm polycarbonate dày 3 mm
- Cathode: tấm nhôm dài 8 cm rộng 50 cm được cách điện bởi tấm polycarbonate dày 5 mm
- Khoảng cách 2 điện cực có thể điều chỉnh được trong khoảng từ 1- 4 mm
- Vận tốc lô cuốn vải có thể điều khiển được
Hình 2.1: Thiết bị tạo môi trường plasma
2.2.3 Thuốc nhuộm phân tán và các chất trợ nhuộm
Nghiên cứu này sử dụng thuốc nhuộm phân tán màu đỏ Dianix Red S-G, được sản xuất bởi Dystar Singapore Pte Ltd Để cân bằng độ pH cho dung dịch nhuộm, chất trợ nhuộm được sử dụng là axit axetic.
Nội dung và phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Xác định các đặc tính kỹ thuật của vải polyeste
2.3.1.1 Đo khối lượng của vải
Sử dụng phương pháp xác định khối lượng của vải dệt thoi theo TCVN 1752-1986 [14]
- Cân với độ chính xác 0.0001g
- Lấy 3 mẫu có kích thước 20cm x 20cm
- Để mẫu trong điều kiện tiêu chuẩn độ ẩm tương đối 65% và nhiệt độ 20 ±
- Để cân về trạng thái 0,000g
- Đặt mẫu lên đĩa cân, đóng nắp hộp cân lại
- Ghi lại kết quả cuối cùng khi số cân thể hiện là không đổi
- Khối lượng cân vải được tính theo công thức sau, công thức này áp dụng cho tính khối lượng 1m 2 vải không biên:
- M3 là khôí lượng 1 m 2 vải không biên ( g/ m 2 )
- b là chiều rộng mẫu thử cắt bỏ biên, tính bằng cm
- L là chiều dài mâu thử đã cắt bỏ biên, tính bằng cm
- Khối lượng 1 m 2 vải của mẫu thí nghiệm là giá trị trung bình cộng kết quả của các lần thử
2.3.1.2 Đo chi số sợi tách ra từ vải
Sử dụng phương pháp xác định độ nhỏ của sợi tách ra từ vải theo TCVN 5095-1990 [15]
- Cân với độ chính xác 0.001g
LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ MẪU
- Cắt một băng vải có kích thước 50cm x 50cm
- Để vải trong điều kiện tiêu chuẩn độ ẩm tương đối 65% và nhiệt độ 20 ±
- Tách 10 sợi dọc, đo chiều dài từng sợi và lấy chiêu dài trung bình
- Tách 10 sợi ngang, đo chiều dài từng sợi và lâý chiều dài trung bình
- Để riêng sợi dọc và sợi ngang , để trong tủ điều ẩm trong điều kiện tiêu chuẩn độ ẩm tương đối 65% và nhiệt độ 20 ± 2 o C trong vòng 24h
- Để cân về trạng thái 0,000g
- Đặt tất cả 250 sợi dọc nhẹ nhàng lên đĩa cân , đóng nắp hộp cân lại
- Ghi lại kết quả cuối cùng khi số cân thể hiện là không đổi
- Thao tác tương tự với sợi ngang nhưng cân từng nhóm 50 sợi ngang/ 1 lần
TÍNH TOÁN KẾT QUẢ Độ nhỏ của sợi dọc và sợi ngang tách ra từ vải được tính bằng tex theo các công thức sau:
- m là khối lượng của các đoạn sợi tách ra từ vải, tính bằng g
- L là tổng chiều dài của sợi bằng chiều dài duối thẳng trung bình nhân với số sợi đem cân tính bằng m
Trong đó: Ne là chi số hệ Anh
2.3.1.3 Đo mật độ sợi của vải
Sử dụng phương pháp xác đinh mật độ sợi cho vải dệt thoi theo TCVN 1753-
- Thước đo chiều dài bằng kim loại có vạch chia đến 1mm
LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ MẪU
- Lấy 4 mẫu kích thước 10cm x 10cm
- Để mẫu trong tủ điều ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn 65% và nhiệt độ 20 ± 2 o C
- Đặt thước đo vuông góc với hệ sợi cần đếm, sao cho điểm 0 của thước nằm đúng giữa khe của 2 sợi kề nhau
- Tiến hành đếm trên chiều dài 5cm
- Đếm lặp lại tại 3 vị trí có hệ sợi dọc khác nhau
- Đếm lặp lại tại 4 vị trí có hệ sợi ngang khác nhau
- Mật độ sợi tính bằng sợi/10cm(P) theo công thức :
- Q là số sợi đếm được
- L là chiều dài đếm tính bằng mm
- Mật độ sợi của mẫu là trung bình cộng các kết quả xác định mật độ tại các vị trí đếm
- Mật độ sợi được tính chính xác đến 0, 1 sợi và kết quả cuối cùng quy tròn đến 1 sợi
2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý Plasma tới các tính chất vật lý của vải
Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý plasma đến các tính chất cơ lý của vải Trong nghiên cứu này sử dụng 6 mức thời gian là 15s, 30s, 45s, 60s, 75s, 90s
Nghiên cứu xác định thời gian xử lý plasma nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến độ bền kéo đứt theo chiều dọc, đồng thời tối ưu hóa tăng cường độ mao dẫn và độ ẩm của vải.
Như vậy ta sẽ có các mẫu sau:
Bảng 2.1: Bảng ký hiệu mẫu sử dụng trong nghiên cứu
Mô tả Kí hiệu mẫu
Vải trước xử lý Plasma 0.0
2.3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý Plasma tới độ mao dẫn của vải Độ mao dẫn là khả năng dẫn chất lỏng bằng mao quản của vải, theo chiều thẳng đứng ở điều kiện khí hậu và thời gian quy định
Dưới tác động của môi trường Plasma, vải Polyester có thể trải qua những biến đổi lý hóa trên bề mặt, ảnh hưởng đến các tính chất vật lý, hóa học và cơ học của vải Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với Plasma đến tính mao dẫn của vải Thời gian tiếp xúc với Plasma đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính chất mao dẫn của vải Polyester.
Độ mao dẫn của vải được thay đổi từ 0 đến 90 giây, với các khoảng thời gian xử lý Plasma là 15 s, 30 s, 45 s, 60 s, 75 s và 90 s Để xác định độ mao dẫn, phương pháp TCVN 5073-1990 [17] được áp dụng, đo mao dẫn theo cả chiều dọc và chiều ngang của vải.
DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
- Một giá đứng có núm vặn, thay đổi được chiều cao, trên đó có gắn khung ghim và thước kim loại thẳng có vạch chia từ 0 đến 200 mm
- Vệt tạo mức căng ban đầu có khối lượng 2g hoặc 10g
- Khay đựng dung dịch thử có đáy bằng phẳng nằm ngang, đặt lên hệ đỡ
- Kali dicromat, dung dịch 1 g/l trong nước cất ở nhiệt độ thường
Hình 2.1: Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm mao dẫn
LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ MẪU
Cắt mẫu vải kích thước 5 x 25 cm theo cả chiều dọc và chiều ngang Để đảm bảo độ chính xác trong thí nghiệm, cần giữ mẫu vải trong điều kiện tiêu chuẩn với độ ẩm tương đối 65% và nhiệt độ 20 ± 2 o C trong vòng 24 giờ trước khi tiến hành đo độ mao dẫn.
Bảng 2.2: Bảng danh sách các mẫu để đo độ mao dẫn của vải
Mẫu Thời gian xử lý Plasma (s)
Số lượng mẫu Mục đích thí nghiệm
- Tiến hành thử trong điều kiện mẫu sau điều ẩm 65%, nhiệt độ 20 o C
Đặt khay chứa dung dịch kalidicromat với chiều cao dung dịch lớn hơn 50mm dưới khung ghim và điều chỉnh sự thăng bằng của khay bằng 4 đinh vít ở phía dưới bệ đỡ.
- Dùng bút đổ vạch vào mỗi mẫu thử cách đầu sẽ nhúng vào dung dịch là 10mm
Ghim mẫu thử vào hàng ghim phía trên của khung ghim, đảm bảo rằng phần dưới của mẫu được kẹp bằng cặp không ghỉ Điều chỉnh sao cho vạch kẻ trên mẫu trùng với điểm 0 của thước đo.
- Treo khung ghim trên giá đỡ rồi hạ dần chiều cao của khung ghim cho tới khi mức dung dịch ngập đến điểm 0 của thước đo
Sau 30 phút kể từ khi dung dịch thử được đặt ở vị trí điểm 0 trên thước đo, tiến hành đọc chiều cao mao dẫn của vải tương ứng với vạch khắc trên thước đo bên cạnh, với độ chính xác lên đến 1mm.
- Kết quả thử độ mao dẫn là trung bình cộng các kết quả của 3 mẫu thử
Độ mao dẫn của vải được đo bằng centimet trên phút, tính riêng cho chiều sợi dọc và chiều sợi ngang Kết quả được tính toán chính xác đến 0,1 cm.
2.3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý Plasma tới khả năng hàm ẩm của vải Polyeste
Khả năng hút ẩm của vải được đánh giá sau các khoảng thời gian xử lý Plasma khác nhau trong môi trường chuẩn Wc Độ ẩm chuẩn Wc được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 1750:1986.
- Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ trong khoảng từ 100 o C tới 110 o C, có cân phân tích có độ chính xác tới 0,01g
Hình 2.2: Hình ảnh tủ sấy
- Chén cân, âm kế, nhiệt kế
LẤY MẪU VÀ CHUẨNN BỊ MẪU
- Để mẫu vào trong trong điều kiện tiêu chuẩn độ ẩm tương đối 65% và nhiệt độ 20 ± 2 o C trong vòng 24h
Bảng 2.3: Bảng danh sách các mẫu hút ẩm
Mẫu Thời gian xử lý
- Đặt mẫu trong điều kiện môi trường độ ẩm tương đối 65% và nhiệt độ 20 ±
- Sau 10 h đậy nắp chén cân lại và đem cân với độ chính xác tới 0,001g
- Tiến hành sấy mẫu ở nhiệt độ 105 - 110 o C tới khối lượng không đổi
- Tính độ ẩm chuẩn Wc của vải theo công thức sau :
23 mc : khối lượng mẫu thử ở điều kiện độ ẩm tương đối 65% và nhiệt độ 20 ±
2 o C, tính bằng g mk : Khối lượng mẫu thử sau khi sấy khô, tính bằng g
Tính Wc của vải, chính xác tới 0,01%
2.3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian xử lý Plasma tới độ bền kéo đứt của vải
Sử dụng phương pháp xác định độ bền kéo đứt và độ giãn đứt TCVN 1754-
- Máy kéo đứt băng vải kiểu đứng
Hình 2.3: Thiết bị kéo đứt băng vải kiểu đứng
- Bút, thước đo chia vạch đến 1mm
LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ MẪU
- Cắt 3 băng mẫu thử theo sợi dọc và 4 băng mẫu thử theo sợi ngang có kích thước 6cm x 35cm
Bảng 2.4: Bảng danh sách các mẫu kéo đứt
Mẫu Thời gian xử lý Plasma (s)
- Dùng kim gấy sợi để tách các sợi hai bên mép theo chiều dọc băng cho đến khi chiều rộng băng còn lại đúng bằng 50mm
Để chuẩn bị các băng mẫu thử, cần đảm bảo rằng các băng dọc không trùng với sợi dọc và cách biên ít nhất 50mm Đồng thời, các băng ngang cũng không được trùng với sợi ngang và phải cách mép tối thiểu 50mm.
- Để riêng mẫu dọc và mẫu ngang trong điều kiện khí hậu quy định theo TCVN1748- 1986 không ít hơn 24h
TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Điều kiện thí nghiệm
- Tiến hành thử trong điều kiện khí hậu quy định theo TCVN1748 - 1986 [20]
- Khoảng cách ban đầu giữa hai miệng kẹp của máy kéo đứt bằng 200 ± 1mm
- Chọn thang lực trên máy kéo đứt mẫu thử nằm trong phạm vi từ 20% đến 80% giá trị lớn nhất của thang đó
- Lực căng ban đầu của mẫu thử phụ thuộc vào khối lượng vải theo quy định trong bảng sau:
Bảng 2.5: Bảng lực căng ban đầu của vải
Khối lượng 1 m 2 vải (g/m 2 ) Lực căng ban đầu (%)
- Thời gian kéo đứt trung bình các mẫu thử phải nằm trong khoảng (30 ± 15) s đối với vải thông thường
Mắc băng mẫu vào giữa hai miệng kẹp để đảm bảo mẫu phẳng đều và thẳng chính giữa Sau đó, vặn kẹp lại và tạo lực căng ban đầu vào đầu.
Nới lỏng kẹp trên một chút để tạo lực căng ban đầu cho mẫu, sau đó vặn chặt lại Tiếp theo, vặn chặt kẹp dưới, mở chốt hãm kẹp trên và khởi động máy để bắt đầu quá trình làm việc.
Để đảm bảo độ chính xác trong kết quả thử nghiệm, cần loại bỏ các kết quả của các băng mẫu thử bị đứt cách miệng kẹp nhỏ hơn 5mm nếu lực kéo đứt của mẫu đó thấp hơn lực kéo đứt trung bình của các mẫu bình thường.
- Ghi lại kết quả lực kéo đứt sau mỗi lần đo
- Kết quả thử độ bền kéo đứt của mẫu thí nghiệm là trung bình cộng các kết quả thử trên mẫu thử
- Khi tính toán lấy số liệu chính xác đến 0,1N Kết quả cuối cùng quy tròn đến 1N
2.3.3 Ảnh hưởng của thời gian xử lý plasma đến bề mặt xơ polyeste Để có thể giải thích được ảnh hưởng của xử lý plasma tới các tính chất cơ lý của vải bề mặt xơ polyester trước và sau xử lý plasma được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét ( SEM) với độ phóng đại 4000 lần sử dụng thiết bị Hitachi TM4000 Plus như hình sau:
Hình 2.4: Thiết bị kính hiển vi điện tử quét
2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của tiền xử lý Plasma đến khả năng nhuộm màu cho vải Polyeste
2.3.3.1 Các phương án nhuộm mẫu
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Kết quả nghiên cứu thông số kỹ thuật của vải
Bảng 3.1: Bảng thông số kỹ thuật của vải
Kiểu dệt Chi số sợi (Ne) Mật độ sợi ( sợi/10cm) Khối lượng
Dọc Ngang Sợi dọc Sợi ngang
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý Plasma tới các tính chất cơ lý của vải
3.2.1 Ảnh hưởng của xử lý Plasma đến độ bền kéo đứt của vải
Bảng 3.2: Bảng kết quả thí nghiệm độ bền kéo đứt vải
Dựa trên các kết quả nghiên cứu về độ bền kéo đứt của vải ở các thời gian xử lý khác nhau, bảng 3.2 đã cung cấp dữ liệu để xây dựng đồ thị thể hiện sự thay đổi độ bền kéo đứt của vải theo các mốc thời gian xử lý khác nhau Hình ảnh minh họa dưới đây sẽ giúp người đọc hình dung rõ hơn về mối quan hệ này.
Hình 3.1: Đồ thị thể hiện độ bền kéo đứt dọc của vải theo thời gian xử lý plasma
1550 1570 1590 1610 1630 1650 1670 Độ bền kéo đứt dọc
Thời gian xử lý Plasma (s)
Bảng 3.2 cho thấy độ bền đứt theo chiều dọc có độ lệch chuẩn lớn nhất là 41 N, tương ứng 2.5% (mẫu 1.4), cho thấy kết quả rất đồng đều với độ lệch chuẩn thấp Khi xem xét độ bền kéo đứt trung bình của 6 mẫu, sự khác biệt giữa các mẫu là rất nhỏ, với chênh lệch lớn nhất giữa mẫu 0.0 và mẫu 1.6 chỉ là 17N Do đó, có thể khẳng định rằng không có sự khác biệt đáng kể về độ bền kéo đứt theo chiều dọc giữa các mẫu.
Hình 3.2: Đồ thị thể hiện độ bền kéo đứt ngang theo thời gian xử lý plasma
Độ bền kéo đứt theo chiều ngang có độ lệch chuẩn nhỏ, với giá trị lớn nhất chỉ đạt 2.9% (mẫu 0.0) Khác với độ bền kéo đứt theo chiều dọc, độ bền kéo đứt theo chiều ngang tăng nhẹ theo thời gian xử lý plasma Cụ thể, không có sự thay đổi ở thời gian xử lý plasma 15 giây, nhưng bắt đầu từ 30 giây, độ bền kéo đứt của mẫu tăng nhẹ, đạt 4% với mẫu 30 giây, 6% với mẫu 45 giây, 7,3% với mẫu 60 giây, 7,6% với mẫu 75 giây và 8,4% với mẫu 90 giây Hiện tượng này cũng đã được ghi nhận khi xử lý plasma cho vải bông, được cho là do hiệu ứng làm sạch bề mặt vải bởi plasma, tuy nhiên, hiện tượng này ở vải bông chỉ kéo dài đến 11 giây.
Plasma DBD với công suất 1W/cm² dường như chưa đủ mạnh để tác động đáng kể đến độ bền cơ học của vải PES Sau 90 giây xử lý, độ bền kéo đứt theo chiều dọc của vải vẫn không thay đổi, trong khi độ bền kéo đứt theo chiều ngang tăng 8.4% Điều này cho thấy plasma DBD chỉ đạt được hiệu ứng làm sạch bề mặt vải mà chưa gây tổn thương đến độ bền kéo đứt của vải.
0 20 40 60 80 100 Độ bền kéo đứt ngang (N)
Thời gian xử lý plasma (s)
3.2.2 Ảnh hưởng của xử lý Plasma đến độ mao dẫn của vải
Bảng 3.3: Bảng kết quả nghiên cứu độ mao dẫn dọc của vải
Mẫu Thời gian xử lý
Chiều cao cột nước theo thời gian (cm)
Bảng 3.4: Bảng kết quả nghiên cứu độ mao dẫn ngang của vải
Mẫu Thời gian xử lý
Chiều cao cột nước theo thời gian (cm)
Dựa trên các giá trị mao dẫn được ghi nhận sau 30 phút theo bảng 3.3 và 3.4, chúng ta có thể xây dựng đồ thị thể hiện tốc độ mao dẫn theo chiều dọc và chiều ngang của vải, như được trình bày trong hình dưới đây.
Hình 3.3: Biểu đồ tốc độ mao dẫn của vải sau 30 phút
Kết quả từ bảng 3.3 và 3.4 cho thấy độ lệch chuẩn của các giá trị độ mao dẫn theo hướng dọc và ngang của vải khá nhỏ (CV nhỏ hơn 5%), cho thấy độ tin cậy cao của các kết quả đo Nghiên cứu cho thấy độ mao dẫn dọc của vải polyester tăng theo thời gian xử lý plasma, với mức tăng khoảng 20% khi thời gian xử lý từ 15 giây đến 60 giây, và tăng lên 30% khi thời gian xử lý từ 75 giây đến 90 giây Trong khi đó, độ mao dẫn ngang gần như không thay đổi.
3.2.3 Ảnh hưởng của Plasma đến khả năng hút ẩm của vải
Kết quả xác định độ ẩm của mẫu đối chứng và các mẫu sau xử lý plasma được trình bày trong bảng 3.5
Bảng 3.5: Bảng kết qủa xác định độ ẩm của vải
Mẫu Thời gian xử lý plasma (s)
K hả nă ng m ao dẫ n 3 0 ' (c m )
Thời gian xử lý Plasma (s)
Bảng 3.5 cho thấy rằng độ ẩm của vải cải thiện sau khi xử lý plasma, tương tự như độ mao dẫn Mức tăng độ ẩm phụ thuộc vào thời gian xử lý plasma, với thời gian 15 giây chỉ tăng 0.05%, không đáng kể Thời gian tối ưu để xử lý plasma là từ 30 giây đến 60 giây, khi đó độ ẩm tăng lên 0.3% Nếu kéo dài thời gian xử lý đến 90 giây, độ ẩm vẫn tăng nhưng với tốc độ chậm hơn Như vậy, khả năng hút ẩm của vải được cải thiện dần theo thời gian xử lý plasma.
Ảnh hưởng của xử lý plasma đến bề mặt xơ polyeste
Kết quả quan sát bề mặt xơ polyester trên thiết bị hiển vi điện tử quét được trình bày trong Hình 3.4, bao gồm hai mẫu: a) xơ polyester chưa xử lý và b) xơ polyester đã được xử lý bằng plasma trong 15 giây.
39 c) Xơ polyester xử lý plasma 30 s d) Xơ polyester xử lý plasma 60 s e) Xơ polyester xử lý plasma 90 s
Hình 3.4: Ảnh SEM X 4000 lần của xơ dệt polyester trước và sau xử lý plasma ở các mức thời gian khác nhau
Xơ polyester không xử lý có bề mặt trơn nhẵn, trong khi sau khi xử lý plasma, bề mặt xuất hiện các nốt mờ kích thước nanomet, với số lượng nốt tăng dần theo thời gian xử lý Không có tổn thương bề mặt lớn nào được ghi nhận, cho thấy rằng các biến đổi trên bề mặt xơ là nhỏ và không gây ảnh hưởng đến độ bền kéo đứt của vải Hiện tượng này cũng đi kèm với sự tăng nhẹ độ mao dẫn và độ ẩm của vải.
Ảnh hưởng của xử lý Plasma đến hiệu quả nhuộm vải polyester
3.4.1 Nhận xét về độ đều màu của các mẫu vải
Các mẫu nhuộm được đánh giá bằng mắt thường để xác định độ đều màu Nếu mẫu không bị loang và có màu sắc đồng nhất, chúng được coi là đều màu Những mẫu này sẽ được sử dụng để kiểm tra các tính chất màu sắc tiếp theo của vải Kết quả từ bảng 3.6, 3.7 và 3.8 cho thấy tất cả các mẫu nhuộm đều đạt yêu cầu về độ đều màu, đủ điều kiện tham gia vào các kiểm tra màu sắc tiếp theo.
Bảng 3.6: Độ đều màu của các mẫu vải PES không được xử lý Plasma khi được nhuộm với các nồng độ khác nhau
M (%) 4.5 3 2 1.5 1 0.5 0.1 Độ đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu
Bảng 3.7:Độ đều màu của các mẫu vải PES được xử lý Plasma 30 s khi được nhuộm với các nồng độ khác nhau
M (%) 4.5 3 2 1.5 1 0.5 0.1 Độ đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu
Bảng 3.8: Độ đều màu của các mẫu vải PES được xử lý Plasma 60 s khi được nhuộm với các nồng độ khác nhau
M (%) 4.5 3 2 1.5 1 0.5 0.1 Độ đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu Đều màu
3.4.2 Ảnh hưởng của xử lý Plasma đến khả năng lên màu của vải sau nhuộm
- Kết quả đo màu của các mẫu được trình bày chi tiết trong phụ lục 1
- Từ các kết quả đo màu này đã xác định được khả năng lên màu của các mẫu thông qua giá trị K/S được thể hiện trong phụ lục 2
- Biểu đồ giá trị K/S của 3 mẫu mẫu được nhuộm theo 3 quy trình khác nhau với cùng một nồng độ được thể hiện trong hình sau:
41 a) K/S các mẫu nhuộm vơi nồng độ
0,1% b) K/S các mẫu nhuộm vơi nồng độ 0,5% c) K/S các mẫu nhuộm với nồng độ
1% d) K/S các mẫu nhuộm với nồng độ 1.5% e) K/S các mẫu nhuộm vứi nồng độ
2.0 % f) K/S các mẫu nhuộm vứi nồng độ 3.0
42 j) K/S các mẫu nhuộm vứi nồng độ 4.5
Hình 3.5: Biểu đồ giá trị K/S của các mẫu nhuộm cùng nồng độ nhưng với 3 quy trình nhuộm khác nhau: a) 0.1%; b) 0.5%; c) 1%; d) 1.5%; e) 2%; f) 3%; j) 4.5%
Trong các hình ảnh được trình bày, đường màu đỏ đậm thể hiện biểu đồ K/S của các mẫu đã được xử lý plasma trong 60 giây, trong khi đường màu xanh thể hiện biểu đồ K/S của các mẫu xử lý trong 30 giây, và cuối cùng là biểu đồ của các mẫu không qua xử lý plasma Kết quả cho thấy, các mẫu được xử lý plasma có khả năng lên màu tốt hơn so với các mẫu không xử lý khi nhuộm ở nồng độ cao Tuy nhiên, ở nồng độ thấp, xu hướng này không rõ ràng, đặc biệt khi nhuộm ở nồng độ rất thấp (0.1%), việc xử lý plasma không mang lại sự cải thiện đáng kể về khả năng lên màu của mẫu.
Bảng giá trị K/S theo các bước sóng cho thấy rằng các mẫu nhuộm ở nồng độ 4.5% có giá trị K/S lớn nhất tại bước sóng 480nm Đối với các mẫu nhuộm ở nồng độ thấp hơn, giá trị K/S dịch chuyển dần về phía bước sóng lớn hơn Tuy nhiên, các mẫu nhuộm cùng nồng độ luôn giữ giá trị K/S lớn nhất ở cùng một bước sóng Giá trị K/S lớn nhất của các mẫu nhuộm với các điều kiện khác nhau được thể hiện trong Bảng 3.9.
Bảng 3.9: Bảng khả năng lên màu của các mẫu vải PES khi được nhuộm với các nồng độ khác nhau
Theo bảng 3.9, mối quan hệ giữa giá trị K/S lớn nhất và nồng độ thuốc nhuộm của ba nhóm mẫu đã được xác định thông qua phần mềm Excel, và mối quan hệ này được biểu diễn bằng một hàm logarit cụ thể.
Bảng 3.10: Hàm số thể hiện mối quan hệ giữa giá trị K/S lớn nhất và nồng độ thuốc nhuộm của 3 nhóm mẫu
Hàm số K/S ( % thuốc nhuộm ) Hệ số tương quan R 2
Bảng 3.10 chỉ ra rằng cả 3 phương trình đều có dạng hàm số logarit, với hệ số tương quan R² rất cao, lần lượt là 0.91, 0.95 và 0.96 Điều này chứng tỏ rằng các phương trình toán học này đủ độ tin cậy để áp dụng trong phân tích khả năng lên màu của vải Hình 3.6 minh họa mối quan hệ giữa khả năng lên màu của vải và nồng độ thuốc nhuộm trong 3 quy trình nhuộm.
Hình 3.6: Biểu đồ tổng hợp khả năng lên màu của các mẫu vải
Hình 3.6 cho thấy rằng các mẫu được xử lý bằng plasma có khả năng lên màu cao hơn so với các mẫu không qua xử lý plasma khi nhuộm ở cùng nồng độ Đặc biệt, mẫu xử lý plasma trong 60 giây cho thấy khả năng lên màu vượt trội hơn so với mẫu xử lý plasma trong 30 giây Xu hướng này được mô tả bằng các phương trình hồi quy với hệ số xác định R² lần lượt là 0.9193, 0.9571 và 0.9655.
K/S theo nồng độ thuốc nhuộm trên vải
44 chỉ rõ ràng khi các mẫu nhuộm với nồng độ từ 0.5% trở lên và càng rõ hơn đối với các mẫu nhuộm ở nồng độ cao hơn
3.4.3 Độ lệch màu tổng hợp của các mẫu nhuộm theo ba quy trình khác nhau với cùng nồng độ Để xác định độ lệch màu tổng hợp DE của các mẫu được xử lý plasma so với mẫu không xử lý plasma, nghiên cứu đã lựa chọn mẫu vải nhuộm không được xử lý plasma làm mẫu chuẩn để xác định DE giữa mẫu 0 với mẫu P30 và P60 nhuộm ở cùng một nồng độ Kết quả được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.11: Bảng độ lệch màu giữa các mẫu
DE giữa mẫu 0 và mẫu P30 2.45 6.31 3.40 2.85 2.74 0.70 4.57
Kết quả phân tích cho thấy sự khác biệt DE giữa mẫu 0 và các mẫu xử lý plasma là đáng kể Cụ thể, khi nhuộm ở nồng độ thấp (dưới 1,5%), DE giữa mẫu 0 và mẫu P60 luôn cao hơn so với DE giữa mẫu 0 và mẫu P30 Điều này chứng tỏ rằng thời gian xử lý plasma kéo dài làm tăng khả năng hấp thụ thuốc nhuộm của mẫu, dẫn đến sự gia tăng DE so với mẫu 0.
Từ nồng độ thuốc nhuộm từ 2% trở lên, chúng tôi không xác định được quy luật rõ ràng Có thể do ở nồng độ cao, thời gian nhuộm 40 phút chưa đủ để đạt được sự hấp phụ bão hòa, nên quy luật này chưa thể hiện rõ.
3.4.4 Ảnh hưởng của xử lý Plasma đến khả năng hấp phụ thuốc nhuộm
Kết quả xác định khả năng hấp phụ thuốc nhuộm và độ tận trích của các mẫu được thể hiện trong các bảng sau:
Bảng 3.12: Bảng kết quả khả năng hấp phụ thuốc nhuộm của vải không xử lý plasma
Bảng 3.13: Bảng kết quả khả năng hấp phụ thuốc nhuộm của vải sau xử lý plasma 30s
Bảng 3.14: Bảng kết quả khả năng hấp phụ thuốc nhuộm của vải sau xử lý plasma 60s
Từ bảng 3.12, 3.13, và 3.14, có thể thấy mối quan hệ giữa khả năng hấp phụ thuốc nhuộm và nồng độ thuốc nhuộm của các mẫu được nhuộm theo các quy trình khác nhau, được minh họa rõ ràng trong Hình 3.7.
Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện khả năng hấp phụ thuốc nhuộm lên 1 gam vải
Hình 3.7 cho thấy, với nồng độ thuốc nhuộm ≤ 2%, mẫu nhuộm sau xử lý plasma 60 giây có khả năng hấp phụ thuốc nhuộm cao hơn hẳn so với hai mẫu còn lại Trong khi đó, khả năng hấp phụ của mẫu xử lý plasma 30 giây và mẫu không xử lý plasma lại tương đương, mặc dù có sự khác biệt về giá trị K/S và DE Phương pháp xác định hàm lượng thuốc nhuộm trong nghiên cứu (sử dụng cân chính xác 10 -3 g) có thể chưa phản ánh được sự khác biệt nhỏ về hàm lượng thuốc nhuộm trong dung dịch, dẫn đến khả năng hấp phụ không hoàn toàn tương đồng với giá trị K/S Tương tự, sự khác biệt về DE giữa các mẫu không được thể hiện rõ từ nồng độ nhuộm 2% trở lên, có thể do thời gian nhuộm chưa đủ để đạt được hấp phụ bão hòa ở nồng độ cao.
Nghiên cứu đã sử dụng Excel để phân tích quy luật hấp phụ của các mẫu có nồng độ ≤2% Kết quả được thể hiện qua đồ thị trong Hình 3.8, cho thấy ảnh hưởng của nồng độ đến quy luật hấp phụ.
Khối lượng hấp phụ thuốc nhuộm trên 1 gam vải (g/g)
Xử lý plasma có ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng hấp phụ thuốc nhuộm, làm tăng cường khả năng hấp phụ của mẫu mà không thay đổi quy luật hấp phụ thuốc nhuộm của vải polyester.
Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện khả năng hấp phụ trên 1 gam vải
Kết luận chương 3
Xử lý plasma có khả năng cải thiện khả năng hút ẩm và độ mao dẫn của vải mà không làm giảm độ bền kéo đứt dọc, đồng thời có thể tăng độ bền kéo đứt ngang lên đến 10% Hiện tượng này được xác nhận qua hình ảnh bề mặt xơ dệt chụp bằng SEM với độ phóng đại 4000 lần.
Nghiên cứu cho thấy rằng việc xử lý plasma DBD trước khi nhuộm giúp tăng khả năng lên màu của vải polyester Đặc biệt, với điều kiện xử lý plasma 1W/cm², khi thời gian xử lý plasma tăng từ 30 giây, khả năng lên màu của vải cũng được cải thiện đáng kể.
Khả năng lên màu của mẫu sau 60 giây xử lý plasma đã tăng đáng kể, tương ứng với khả năng hấp phụ thuốc nhuộm Sự cải thiện trong khả năng hút ẩm và mao dẫn của mẫu được cho là nguyên nhân chính giúp nâng cao khả năng lên màu và hấp phụ thuốc nhuộm Các kết quả đo lường cho thấy mối quan hệ giữa các yếu tố này với hệ số xác định R² lần lượt là 0,8944 và 0,9535.
Khối lượng hấp phụ thuốc nhuộm trên 1 gam vải (g/g)
Nghiên cứu về ảnh hưởng của xử lý plasma đến khả năng nhuộm màu vải polyester 100% trong luận văn thạc sĩ tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã cho thấy những kết luận quan trọng về hiệu quả của phương pháp này.
Vải polyester 100% được xử lý bằng plasma DBD ở áp suất khí quyển với công suất 1W/cm² đã cải thiện các tính chất vật lý như độ mao dẫn và khả năng hút ẩm Khả năng này tăng dần theo thời gian xử lý plasma, từ 15 giây đến 90 giây, cho thấy sự thay đổi liên tục trong các đặc tính của vải.
Điều kiện xử lý plasma không làm thay đổi độ bền kéo đứt của mẫu theo chiều dọc, trong khi độ bền kéo đứt theo chiều ngang tăng 4% sau 30 giây và đạt 8% sau 90 giây xử lý Hiện tượng này được xác nhận qua hình ảnh bề mặt xơ dệt quan sát ở mức phóng đại 4000 lần, cho thấy các nốt nhỏ ở mức độ nanomet xuất hiện trên bề mặt xơ dệt polyester, với mật độ nốt tăng dần theo thời gian xử lý plasma, mà không có tổn thương bề mặt nghiêm trọng.
Kết quả nhuộm cho thấy mẫu xử lý plasma 60 giây có khả năng lên màu tốt nhất, tiếp theo là mẫu xử lý plasma 30 giây, trong khi mẫu không xử lý plasma có khả năng lên màu thấp nhất Xu hướng này rõ ràng hơn ở nồng độ nhuộm từ 1% trở lên, với khoảng cách giữa các mẫu càng lớn khi nồng độ tăng Mặc dù sự khác biệt về khả năng hấp phụ thuốc nhuộm cũng tồn tại, nhưng không rõ ràng như sự khác biệt về giá trị K/S.
Khả năng mao dẫn và hấp thụ ẩm của các mẫu được xử lý bằng plasma vượt trội hơn so với các mẫu không qua xử lý Điều này cho thấy rằng khả năng hấp phụ thuốc nhuộm và lên màu của các mẫu sau xử lý plasma cao hơn đáng kể so với các mẫu chưa được xử lý.