Đồ án tốt nghiệp Công nghệ may: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt bằng mô hình thực nghiệm

Tên đề tài: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt bằng mô hình thực nghiệm.. Trong đồ án nhóm nghiên cứu tập trung tìm hiểu các nội dung như sau: tổng

TỔNG QUAN

Lý do chọn đề tài

Từ xa xưa, vải là một trong những phát minh quan trọng nhất của con người, là một chất liệu để bảo vệ và sưởi ấm cho cơ thể Trải qua hàng triệu năm, vải đã trở nên đa dạng và phong phú hơn qua bàn tay của con người Ngày nay, việc sử dụng vải là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, một chất liệu mà khi chúng ta nghĩ đến lúc nào cũng phải có tính mềm mại và thoải mái Các loại quần áo may từ vải như quần tây, áo sơ mi, jacket… đều phụ thuộc vào cách chúng tương tác với da của người mặc và đây là cũng yếu tố quan trọng để quyết định độ thoải mái khi vải tiếp xúc trực tiếp với da Khi con người chúng ta tiếp xúc với vải, trước tiên chúng ta cảm nhận bằng trực quan và sau đó cảm nhận bằng xúc giác Xúc giác hay “cảm giác chạm vào” có tầm ảnh hưởng quan trọng trong hầu hết mọi khía cạnh của cuộc sống, nhất là khi vải tiếp xúc trực tiếp với da thông qua nhiều thông số cơ, nhiệt và sinh lý Trong công nghiệp dệt may, đây cũng là một trong những mối quan tâm hàng đầu đối với các nhà sản xuất vải Đặc tính ma sát bề mặt của vải là một trong những đặc tính cơ học quan trọng trong việc đánh giá cảm giác của vải

Ma sát của vải là một khái niệm cơ bản trong sản xuất dệt may, ảnh hưởng tính chất và quá trình gia công, sử dụng vải Hệ số ma sát của vải không chỉ dùng để dự đoán tính chất cơ học của sợi vải mà còn là thông số để xác định tính tiện nghi và mức độ trơn nhẵn của vải Một trong những lý do khiến ma sát hữu ích trong sản xuất dệt may là để tăng cường độ nhám bề mặt Tuy nhiên, hệ số ma sát giữa các vật liệu dệt có thể được điều chỉnh Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng chống ma sát, chẳng hạn như trong sản xuất vải chống trượt

Ma sát ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm dệt may Hơn nữa đặc tính ma sát rất quan trọng trong việc xác định hiệu suất tổng thể của vật liệu dệt Khả năng ma sát của vải ảnh hưởng đến độ bền của vải Ví dụ, trong trang phục thể thao, hiệu suất ma sát của vải có thể ảnh hưởng đến khả năng thoáng khí và hút ẩm của quần áo Tính chất ma sát được xác định bởi ma sát sợi và cấu trúc của vải Đặc tính ma sát của vải ảnh hưởng đến đặc tính xúc giác của chúng, chẳng hạn như độ mềm, mịn và rũ Những đặc tính này

Ngành công nghệ may Khóa 2020 – 2024

SVTH: Lê Đình Thu Hà – 20109134

Trần Bảo Ngọc – 20109038 rất cần thiết trong việc xác định tính thẩm mỹ tổng thể và sự thoải mái của sản phẩm dệt Ngoài ra, lực ma sát có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu dệt Ma sát quá mức giữa các sợi có thể dẫn tới sự hao mòn, làm giảm tuổi thọ của vải

Nghiên cứu về ma sát của vải dệt là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp may mặc và vật liệu Hiểu rõ về các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt giúp chúng ta nắm bắt, đánh giá khả năng tương tác của vải trong các ứng dụng thực tế Điều này giúp tối ưu hóa quá trình gia công vải, cải thiện sự an toàn và tiện lợi khi sử dụng vải nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng của sản phẩm dệt may Ngoài ra, việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát có thể đóng góp cho quá trình nghiên cứu và phát triển vật liệu mới, phát triển các loại vải dệt có khả năng chống trượt hay có khả năng điều chỉnh mức độ ma sát tùy theo ứng dụng Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt bằng mô hình thực nghiệm ”.

Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về các khái niệm cơ bản của ma sát và ứng dụng của nó trong cuộc sống Tổng hợp các kiến thức về các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt

Xây dựng mô hình thực nghiệm đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt

Nghiên cứu chi tiết về các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt bằng cách thay đổi các yếu tố và đo lường hệ số ma sát tương ứng trên mô hình thực nghiệm Phân tích dữ liệu và đánh giá tác động của mỗi yếu tố lên ma sát của vải dệt

Cung cấp cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm như một tài liệu tham khảo cho những công trình nghiên cứu liên quan tới ma sát và vải dệt sau này.

Đối tượng nghiên cứu

Vải dệt (dệt thoi, dệt kim)

Hệ số ma sát tĩnh và hệ số ma sát động của vải dệt

Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt như chất liệu, kiểu dệt, tốc độ chuyển động, độ ẩm, góc nghiêng, khối lượng, bề mặt băng tải.

Phạm vi nghiên cứu

Nội dung: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt bằng mô hình thực nghiệm Đánh giá và đưa ra kết luận

Thời gian: Từ tháng 1/2024 đến tháng 6/2024 Địa điểm: Phòng thí nghiệm vật liệu dệt của khoa Thời trang và Du lịch tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

Phương pháp nghiên cứu

Thu thập thông tin từ nhiều nguồn tài liệu, giáo trình, các bài báo, báo cáo khoa học về chuyên ngành dệt may, vật liệu và các lĩnh vực liên quan

Xây dựng mô hình thực nghiệm để thu thập dữ liệu và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt Sử dụng phương pháp thực nghiệm trên các mẫu vải trên các yếu tố khác nhau

1.5.3 Nghiên cứu tổng hợp và phân tích

Tổng hợp kết quả nghiên cứu và rút ra kết luận chung về các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Cung cấp thông tin khoa học về mô hình thực nghiệm cũng như quy trình thực hiện thí nghiệm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt

Cung cấp thông tin, kiến thức về sự ảnh hưởng của các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt như chất liệu, kiểu dệt, tốc độ quay của băng tải, bề mặt băng tải, độ ẩm, góc nghiêng và tải trọng trong mô hình thực nghiệm Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào quá trình sản xuất thực tế giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất, lựa chọn vật liệu nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng phù hợp với mục đích sử dụng

Cung cấp tài liệu, thông tin hữu ích cho các doanh nghiệp, các sinh viên khóa sau và những người quan tâm đến lĩnh vực này

Nội dung đồ án

Đồ án nghiên cứu bao gồm 5 chương:

Chương 1 tổng quan gồm có lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, nội dung đề tài

Chương 2 cơ sở lý thuyết trình bày tổng quan về ma sát, tổng quan về vải dệt, tình hình nghiên cứu ma sát của vải dệt trong và ngoài nước

Chương 3 xây dựng mô hình thực nghiệm bao gồm: phương pháp thí nghiệm, giới thiệu mô hình thực nghiệm, các bước thực hiện thí nghiệm đo hệ số ma sát của vải dệt

Chương 4 trình bày kết quả và tiến hành thảo luận kết quả nghiên cứu về các yếu tố kiểu dệt, vận tốc trượt, góc nghiêng, nước, bề mặt, tải trọng đến hệ số ma sát động và ma sát tĩnh của vải dệt

Chương 5 kết luận kết quả nghiên cứu và đưa ra kiến nghị

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tổng quan về ma sát

Trong vật lý học, ma sát là một loại lực cản xuất hiện giữa các bề mặt vật chất, chống lại xu hướng thay đổi vị trí tương đối giữa hai bề mặt Nói đơn giản là các lực cản trở chuyển động của một vật, tạo ra bởi những vật tiếp xúc với nó, được gọi là lực ma sát

Nếu hai vật tiếp xúc là những lớp chất lỏng hoặc một vật rắn chuyển động trên chất lỏng, ta có ma sát nhớt, còn nếu hai vật tiếp xúc đều là vật rắn thì ta có ma sát khô Nếu vật rắn này lăn trên vật rắn kia ta có lực ma sát lăn, nếu vật này trượt trên vật kia ta có ma sát trượt [7]

Trong vật lý học, ma sát được chia làm 3 loại: ma sát trượt, ma sát nghỉ, ma sát lăn Lực ma sát trượt (sliding friction) là lực được sinh ra khi vật chuyển động trượt trên một bề mặt tiếp xúc nào đó, khi đó bề mặt này sẽ tác dụng lên vật tại điểm tiếp xúc một lực là lực ma sát trượt, đồng thời gây ra các cản trở chuyển động của vật trên bề mặt.Lực ma sát trượt có các đặc điểm: Điểm đặt lên một vật sẽ sát với bề mặt tiếp xúc, phương của vật sẽ song song với bề mặt tiếp xúc, chiều của lực ma sát trượt ngược với chiều chuyển động tương đối khi so sánh với bề mặt tiếp xúc

Lực ma sát nghỉ (static friction) là lực xuất hiện khi hai vật tiếp xúc với nhau Khi có ngoại lực, bề mặt tiếp xúc sẽ tác dụng lên vật và tạo một ngoại lực làm cho vật tương đối đứng yên trên bề mặt hoặc thành phần của ngoại lực Khi bề mặt tiếp xúc tác dụng lên vật sẽ làm vật có xu hướng chuyển động Lực ma sát nghỉ có các đặc điểm như điểm đặt lên vật sẽ sát với bề mặt tiếp xúc, với phương song song với bề mặt tiếp xúc, chiều ngược với lực của ngoại lực

Lực ma sát lăn (rolling friction) là lực cản trở chuyển động lăn của các vật có hình tròn, có độ lớn lực ma sát lăn bé hơn các lực ma sát động khác Khi vật này lăn trên bề

Trần Bảo Ngọc – 20109038 mặt tiếp xúc của vật khác, lực ma sát xuất hiện nơi tiếp xúc và cản trở chuyển động lăn, có đặc điểm giống với lực ma sát trượt [8] Đối với vải dệt, có 2 loại ma sát chính: ma sát động và ma sát tĩnh

Ma sát tĩnh (hay còn được gọi là ma sát nghỉ, static friction) là lực xuất hiện giữa hai vật tiếp xúc mà vật này có xu hướng chuyển động so với vật còn lại nhưng vị trí tương đối của chúng chưa thay đổi

Ma sát động (kinetic friction) là một loại ma sát xuất hiện khi hai vật chạm vào nhau chuyển động lẫn nhau Hệ số của ma sát động thường nhỏ hơn hệ số ma sát nghỉ Điều này gây ra cảm giác mất cân bằng khi một vật thể bắt đầu chuyển động Động năng ma sát trên mỗi bề mặt luôn ngược chiều với chiều chuyển động

Hệ số ma sát (coefficient of friction, μ) là tỉ số của lực ma sát nằm giữa hai vật trên lực tác dụng đồng thời lên chúng Hệ số ma sát được sử dụng để mô tả mức độ ma sát giữa hai bề mặt, và nó thường là một giá trị dương Là một đại lượng mang tính thực nghiệm; nó được xác định ra trong quá trình thí nghiệm chứ không phải từ tính toán Những bề mặt ráp có khả năng tạo nên những giá trị cao hơn cho hệ số ma sát Hầu hết các vật liệu khô kết hợp với nhau cho ta hệ số ma sát nằm trong khoảng từ 0.3 đến 0.7 [9]

Hệ số ma sát bao gồm 2 loại là hệ số ma sát tĩnh và hệ số ma sát động Trong đó:

Hệ số ma sát tĩnh là tỷ lệ giữa tỷ lệ lực cần thiết để di chuyển một bề mặt so với tổng lực tác dụng bình thường lên các bề mặt đó, tại thời điểm chuyển động bắt đầu [10]

Hệ số ma sát động là tỷ lệ giữa tỷ lệ lực cần thiết để di chuyển một bề mặt so với tổng lực tác dụng bình thường lên các bề mặt đó, một khi chuyển động đó được tiến hành

Có thể hiểu đơn giản, hệ số ma sát tĩnh là hệ số ma sát có được bắt đầu quá trình di chuyển tạo ra ma sát [10]

2.1.4 Các định luật về ma sát

Trong lịch sử, ma sát đã được con người phát hiện và nghiên cứu từ rất lâu Nhiều nhà khoa học, nhà vật lý học đã nghiên cứu, tiến hành thí nghiệm để khám phá những mối quan hệ xung quanh lực ma sát Cách đây hơn 500 năm, định luật về ma sát đầu tiên đã

Trần Bảo Ngọc – 20109038 được Leonardo da Vinci xây dựng, tiếp nối đó các nhà khoa học và nhà vật lý học đã tiếp tục phát triển và xây dựng nhiều định luật về ma sát như sau

2.1.4.1 Định luật về ma sát của Guillaume Amontons

Guillaume Amonton (1663-1705) là một nhà vật lý và thợ chế tạo công cụ người Pháp đã có đóng góp quan trọng vào việc hiểu về ma sát và đo nhiệt độ Ông đã tiến hành nhiều thí nghiệm và quan sát để nghiên cứu các tính chất của ma sát Guillaume Amontons đã công bố hai định luật ma sát của mình vào cuối thế kỷ 17, sau này được gọi là Định luật ma sát Amonton hoặc Định luật ma sát thứ nhất và thứ hai của Amonton Cụ thể, các định luật ma sát của Amontons được công bố trong tác phẩm của ông có tựa đề

"Réflexions sur la résistance des corps" (Những suy nghĩ về sự cản trở của các vật thể), xuất bản vào năm 1699 Trong tác phẩm này, Amontons trình bày những quan sát và thí nghiệm của mình về ma sát và đưa ra hai định luật ma sát đầu tiên, mô tả mối quan hệ giữa lực ma sát và lực phản xạ giữa các bề mặt tiếp xúc Định luật thứ nhất của Amonton được phát biểu là lực ma sát tỉ lệ thuận với lực phản xạ giữa các bề mặt tiếp xúc Định luật này được biểu diễn bằng công thức F = μN, trong đó F là lực ma sát, μ là hệ số ma sát, và N là lực phản xạ (applied load) [11] Định luật thứ hai của Amonton được phát biểu là lực ma sát không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của hai bề mặt Dù diện tích tiếp xúc thay đổi, lực ma sát vẫn không thay đổi Định luật này chỉ áp dụng cho các bề mặt không trơn trượt và trong điều kiện ma sát tĩnh [11]

Khái quát chung về vải dệt

Vải dệt là sản phẩm thu được trên máy dệt hoặc bằng các phương pháp liên kết giữa xơ sợi tạo thành Vải có các dạng như ống, tấm hay dạng chiếc có thể sử dụng ngay hoặc thông qua gia công (hàn, dán, cài, may) để tạo thành sản phẩm như quần áo, đồ gia dụng, nội thất,… với nhiều mục đích sử dụng khác nhau [23]

Lịch sử của vải dệt gắn liền với sự phát triển của xơ sợi dệt qua nhiều giai đoạn khác nhau Tấm vải đầu tiên được tìm thấy trên thế giới có từ thời đồ đá ở Trung Đông, nó được gắn kết hoàn toàn bằng bàn tay con người Cho đến hiện nay, nhiều phương pháp sản xuất vải đã được phát triển đa dạng từ kỹ thuật đan thêu thủ công công đến công nghệ dệt vải tự động [23] Để phân loại vải dệt, người ta dựa vào nhiều tiêu chí khác nhau như nguồn gốc xơ sợi, cấu trúc dệt, màu sắc, hoa văn, …

2.2.1 Theo nguồn gốc xơ sợi:

Vải được phân theo hai nhóm chính dựa trên nguồn gốc của chất liệu xơ sợi là vải dệt từ xơ tự nhiên và vải dệt từ sợi nhân tạo:

Vải dệt từ xơ tự nhiên là loại vải được tạo ra từ các sợi có nguồn gốc từ thiên nhiên bao gồm cả xơ có nguồn gốc từ thực vật và xơ có nguồn gốc từ động vật [22] Các loại vải dệt từ xơ tự nhiên thường có bề mặt mềm và mịn, giảm ma sát khi tiếp xúc với da Có khả năng trượt tốt, điều này có thể làm giảm ma sát khi tiếp xúc với các bề mặt khác và tạo sự dễ dàng trong di chuyển Vải thường có độ bền cao hơn, có khả năng chịu ma sát tốt hơn và ít bị hư hỏng do ma sát Các loại vải dệt từ xơ tự nhiên phổ biến bao gồm:

• Bông: Sợi bông được lấy từ cây bông, là một loại cây bụi thuộc họ Malvaceae

[21] Sợi bông có khả năng thấm hút mồ hôi tốt, giúp duy trì cảm giác khô ráo và thoáng

Trần Bảo Ngọc – 20109038 mát trong suốt quá trình sử dụng Có cấu trúc mềm mại, khi tiếp xúc với da xơ tạo ra ma sát nhẹ Xơ bông có hệ số ma sát trung bình

Hình 2.3 Cấu trúc tế bào của xơ bông

• Lanh: Là loại vải được làm từ sợi của cây lanh (có tên là linum usitatissimum) Xơ lanh có cấu trúc mịn màng và bề mặt trơn [21] Có độ bền cao và khả năng kháng tĩnh điện Xơ lanh có cấu trúc đồng nhất, chịu được nhiệt độ cao nhất trong các loại xơ tự nhiên Khả năng ma sát của xơ ở mức trung bình Ở môi trường khô, lanh có thể tạo ra ma sát cao hơn so với môi trường ẩm, vải lanh cứng và khó duy chuyển Tuy nhiên, khi lanh tiếp xúc với độ ẩm, ma sát có thể giảm và trở nên mềm mại hơn

• Tơ tằm: Là loại xơ được lấy từ sâu tằm Tơ tằm có tính mềm mại, bền và chịu mài mòn tốt Có cấu trúc đồng nhất Tơ tằm có ma sát vừa không quá lớn

• Xơ len: Là loại xơ được lấy lông của các loài động vật có lông chẳng hạn như cừu

Xơ có độ bền thấp Có khả năng hút ẩm tốt, nó có thể hấp thụ đến 30% khối lượng nước mà không tạo cảm giác ướt và vẫn giữ được khả năng cách nhiệt Xơ len có độ co giãn tự nhiên, là loại xơ có khả năng tạo ma sát cao hơn so với nhiều loại xơ tự nhiên khác

Hình 2.4 Cấu trúc vảy của xơ len

Vải dệt từ sợi nhân tạo bao gồm vải dệt từ sợi tái sinh và vải dệt từ sợi tổng hợp Vải dệt từ sợi tái sinh thường có đặc tính ma sát phụ thuộc vào quá trình sản xuất và xử lý của chúng Tuy nhiên, xơ tái sinh thường có khả năng chống mài mòn và ma sát tốt Các loại vải dệt từ xơ tái sinh phổ biến bao gồm:

• Xơ viscose: Xơ có tính chất ma sát trung bình Quá trình xử lý bề mặt của vải viscose ảnh hưởng đến hệ số ma sát, áp dụng các chất liệu phủ bề mặt có thể làm thay đổi độ ma sát của vải

• Xơ acetate: Có cấu trúc tổng hợp từ cellulose acetate Có cấu trúc khá mịn, tạo ra một bề mặt vải mềm mại, cho thấy được khả năng giảm ma sát khi tiếp xúc với da Xơ acetate có khả năng hấp thụ nước tương đối cao, dẫn đến tăng ma sát Xơ có độ bền và đàn hồi thấp, dễ bẻ cong

Vải dệt từ sợi tổng hợp là vải được dệt từ các sợi nhân tạo có nguồn gốc từ các hợp chất hóa học Các loại vải dệt từ xơ tổng hợp phổ biến bao gồm:

• Xơ polyamide: Có cấu trúc polymer dạng sợi dài, có nhiều phân tử amide (NH- CO) liên kết với nhau Cấu trúc này tạo ra bề mặt sợi chắc chắn Bề mặt xơ Polyamide thường trơn và có độ bóng tự nhiên, nên có thể tạo ra ma sát tương đối mạnh khi tiếp xúc với các vật liệu khác Xơ có độ bền và đàn hồi tốt, giúp chống lại sự biến dạng và kéo dãn trong quá trình ma sát Ngoài ra, xơ còn có khả năng hấp thụ nước tương đối cao

• Xơ polyester: Là một loại xơ tổng hợp, cấu trúc polymer của xơ polyester có tính chất phân tử đặc biệt Xơ polyester có độ bền và đàn hồi cao Có khả năng hấp thụ nước và ma sát cũng tương đối thấp

• Xơ acrylic: có độ bền cao và khả năng chống mài mòn tốt Xơ có độ co giãn tương đối cao, khả năng hấp thụ nước ít, ma sát của xơ ở mức trung bình Xơ acrylic có bề mặt mịn và nhẵn, làm giảm khả năng tạo ma sát, điều này làm xơ dễ trượt trên bề mặt khác

2.2.2 Theo độ đồng nhất thành phần

Có hai loại chính là vải đồng nhất và vải không đồng nhất

Tình hình nghiên cứu ma sát của vải dệt trong và ngoài nước

Trong ngành dệt may, ma sát trên vải được coi là một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất Đối với tình hình ma sát trong và ngoài nước trong ngành may, việc giảm ma sát và đảm bảo sự ổn định trong quá trình sản xuất có vai trò quan trọng Ma sát trên vải có thể ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh khác nhau Ví dụ như, trong quá trình cắt và gia công, ma sát vải có thể gây ra mài mòn, làm hỏng cạnh cắt và làm giảm độ bồ của vải Ngoài ra, ma sát cũng ảnh hưởng đến quá trình may, gây đứt chỉ hoặc gãy kim Đối với tình hình ma sát trong và ngoài nước trong ngành may, cần đảm bảo sự giảm ma sát và sự ổn định trong quá trình sản xuất, để đạt được chất lượng sản phẩm tốt và hiệu suất sản xuất cao Sau đây là một số công trình nghiên cứu về ma sát vải trong ngành dệt may

• R Rathina Moorthy, P Kandhavadivu, Surface Friction Characteristics of Woven Fabrics with Nonconventional Fibers and their Blends Bài viết nghiên cứu về đặc tính ma sát của vải qua một số loại sợi, xơ Quá trình thực nghiệm được tiến hành trên một thiết bị đo ma sát chuyên dụng Kết quả của bài nghiên cứu cho thấy rằng các loại sợi này có ảnh

Trần Bảo Ngọc – 20109038 hưởng đáng kể đến tính chất ma sát Qua đó đã đánh giá được: giá trị hệ số ma sát của vải lyocell là thấp nhất trong tất cả các loại sợi trong cả 2 trường hợp tĩnh và động của ma sát Cotton có hệ số ma sát cao nhất bởi vì sợi có nguồn gốc từ thiên nhiên và hơn thế nữa sợi cotton có hệ số ma sát tĩnh và động năng cao hơn các sợi khác Nghiên cứu này đã phân tích và so sánh đặc tính ma sát bề mặt của các loại vải dệt Kết quả cho thấy rằng các loại vải có đặc tính ma sát khác nhau, và việc kết hợp các sợi cũng có thể ảnh hưởng đến ma sát của vải Nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về đặc tính ma sát của các loại vải, giúp ngành công nghiệp vải hiểu rõ hơn về tính chất và ứng dụng của chúng [1]

• WL Li, HY Shen, JT Hung and CP Shih, 23 February 2018 The effect of moisture on friction coefficient of fabrics used on taekwondo personal protective equipment Bài báo nghiên cứu về các đặc tính ma sát của các loại vải khác nhau được sử dụng trong đồ bảo hộ cá nhân Trong quá trình hoạt động có thể khiến thiết bị bảo hộ cá nhân trượt khỏi vị trí ban đầu và do đó không bảo vệ được người vận động viên một cách hiệu quả Quá trình thực nghiệm được sử dụng máy đo ma sát để đo hệ số ma sát của các mẫu vải khi có độ ẩm khác nhau Các mẫu vải được đo trong trạng thái khô và sau khi được ngâm trong nước để tạo thành một môi trường ẩm Nghiên cứu này nhằm mục đích giúp ích cho các vận động viên chọn các loại vải cho thiết bị bảo vệ cá nhân phù hợp Qua đó, đánh giá tác động của độ ẩm lên hệ số ma sát của các loại vải Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng độ ẩm có ảnh hưởng đáng kể đến hệ số ma sát của các loại vải Khi vải bị ướt, hệ số ma sát khi tiếp xúc giữa da và vải sẽ giảm đi Điều này có thể làm tăng khả năng trượt và giảm ma sát, gây nguy hiểm và ảnh hưởng đến hiệu suất của người sử dụng trang thiết bị bảo hộ Taekwondo [2]

• A Das & S M Ishtiaque Static and kinetic frictional characteristics of staple fibres and woven fabrics, 2006 Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tiến hành các thử nghiệm để đánh giá đặc tính ma sát tĩnh và động của các mẫu sợi và vải dệt khác nhau

Họ sử dụng một thiết bị đo ma sát để đo lực ma sát tĩnh và động giữa các sợi và vải Bên cạnh đó, cấu trúc và chất liệu của vải dệt cũng có thể ảnh hưởng đến đặc tính ma sát Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hệ số ma sát động luôn thấp hơn hệ số ma sát tĩnh trong quá trình thực nghiệm Bài nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về đặc tính ma sát

Trần Bảo Ngọc – 20109038 tĩnh và động của sợi và vải dệt Hiểu rõ hơn về các thuộc tính ma sát này có thể giúp trong việc thiết kế và sản xuất vải có đặc tính ma sát phù hợp cho các ứng dụng cụ thể [3]

• Apurba Das, V K Kothari and Nagaraju Vandana A study on frictional characteristics of woven fabrics, 2005 Trong bài nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tiến hành các thử nghiệm và đo lường hệ số ma sát của các mẫu vải dệt khác nhau Họ đã tiến hành thực nghiệm qua ma sát giữa vải với vải và ma sát vải trên mô hình thực nghiệm, xem xét sự ảnh hưởng của cấu trúc sợi, kết cấu vải, đặc tính vật liệu lên hệ số ma sát vải Bài nghiên cứu mang lại nhiều ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực dệt may Cung cấp kiến thức về đặc tính ma sát của vải dệt Thông qua việc đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát, nghiên cứu cung cấp thông tin hữu ích cho nhà sản xuất vải dệt để cải thiện chất lượng và hiệu suất sản phẩm [4]

• Phạm Thị Mỹ Giang, Nghiên cứu ảnh hưởng của mật dộ sợi ngang đến hệ số ma sát của vải pha len/ tơ tằm, 2016 Trong bài nghiên cứu này, tác giả đã phân tích các ảnh hưởng của mật độ sợi ngang đến hệ số ma sát của vải pha len/ tơ tằm Kết quả nghiên cứu, cho thấy rằng mật độ sợi ngang có ảnh hưởng đáng kể đến hệ số ma sát Sự thay đổi mật độ sợi ngang có thể làm thay đổi hệ số ma sát, ảnh hưởng đến tính chất ma sát và trượt của vải Bài nghiên cứu cũng đóng góp vào lĩnh vực nghiên cứu về vật liệu dệt may và khai thác tiềm năng của vải pha len/ tơ tằm trong các ứng dụng khác nhau [5]

XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Phương pháp thí nghiệm

Hệ số ma sỏt tĩnh (às) và hệ số ma sỏt động (àk ) giữa bề mặt vải dệt và bề mặt băng tải trong mô hình thí nghiệm trên được xác định theo công thức sau:

Fs là độ lớn lực ma sát tĩnh (N - Newton)

Fk là độ lớn lực ma sát động (N - Newton) às là hệ số ma sỏt tĩnh àk là hệ số ma sỏt động

N là độ lớn phản lực (N - Newton)

Khi đặt vật ở một góc nghiêng α cố định, hệ số ma sát tĩnh và hệ số ma sát động của vật theo định luật II newton được biểu diễn theo công thức sau:

N + Px + Py + Fms =m.a (3) Trong đó:

N là độ lớn phản lực (N - Newton)

Px là trọng lực chiếu theo phương trục Ox

Py là trọng lực chiếu theo phương trục Oy m là khối lượng của vật (g) a là gia tốc của vật (m/s 2 )

Hình 3.1 Hình vẽ mô tả nguyên lý trên mặt phẳng nghiêng

Chiếu phương trình (3) lên trục Ox (chiều chuyển động của vật) ta có:

Mà 𝑎 = 0 khi vật đứng yên (đối với ma sát tĩnh)

Từ phương trỡnh (2), ta cú: àk = 𝐹𝑘

𝑁 (6) Trong mô hình này, nhóm báo cáo sẽ sử dụng chính hai công thức (5) và (6) để tính được hệ số ma sát tĩnh và động của vải để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát của vải dệt Để xác định hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt ta cần đo độ lớn góc nghiêng alpha và độ lớn lực ma sát động dựa vào 2 công thức trên, đồng thời mô hình phải thay đổi được các yếu tố như chất liệu, kiểu dệt, tốc độ, bề mặt, góc nghiêng, để khảo sát Theo đó, nhóm nghiên cứu có được mô hình thực nghiệm như sau:

Hình 3.2 Mô hình thí nghiệm xác định hệ số ma sát tĩnh và động của vải

Giới thiệu mô hình thực nghiệm

Mô hình thực nghiệm bao gồm một băng tải chiều dài khoảng 50cm với chất liệu bề mặt dây băng tải là Polyvinyl Chloride (PVC) nhẵn mịn Trên bề mặt băng tải, có một khung được thiết kế một khoảng trống và một thanh gỗ rời có kích thước là 20x5.5cm đặt lọt vào khoảng trống đó Thanh gỗ rời được thiết kế có hai khe rỗng ở hai đầu để kẹp giữ mẫu vải thí nghiệm, các mẫu vải này có kích thước là 26x5.5cm Hệ thống băng tải sẽ được kết nối với máy điều chỉnh tốc độ quay và một trục tay quay cho phép thay đổi góc nghiêng của băng tải trong quá trình sử dụng Góc nghiêng của băng tải được đo bằng thiết bị đo góc điện tử mini, được đặt ở góc trái của băng tải Khi thực hiện đo ma sát động, thanh gỗ kẹp vải được móc vào một cân treo điện tử để đo lực ma sát Ngoài ra, mô hình còn sử dụng cân điện tử để đo khối lượng của cả thanh gỗ trước khi tiến hành thí nghiệm

Hình 3.3 Mô hình thí nghiệm thực tế

3.2.1 Băng tải Được đặt trong vị trí nằm ngang hoặc nghiêng, tùy thuộc vào yêu cầu của thí nghiệm Bề mặt của băng tải được làm bằng chất liệu Polyvinyl Chloride (PVC) và luôn được làm sạch để đảm bảo tính chính xác của kết quả đo Băng tải được kết nối với thiết bị điều chỉnh tốc độ băng tải và tay quay nâng góc nghiêng, nhằm điều chỉnh được tốc độ quay và góc nghiêng của băng tải trong một số thí nghiệm

3.2.2 Máy điều khiển tốc độ băng tải

Dùng để điều khiển tốc độ băng tải, cho phép người điều khiển tăng hoặc giảm tốc độ quay của băng tải Khi sử dụng cần cắm điện, nút đỏ để tắt/ bật máy, núm vặn dùng để tăng (xoay theo chiều kim đồng hồ ) hoặc giảm (xoay ngược chiều kim đồng hồ ) tốc độ quay của băng tải Trong mô hình, thiết bị này có thể thay đổi tốc độ băng tải từ 0mm/s đến 550mm/s

Hình 3.5 Máy điều khiển tốc độ băng tải

3.2.3 Tay quay điều chỉnh góc nghiêng Được sử dụng để điều chỉnh góc nghiêng của băng tải Tay quay được thiết kế để có thể nâng độ nghiêng của băng tải từ góc ban đầu lên một góc cao hơn (xoay theo chiều kim đồng hồ ) hoặc hạ xuống thấp hơn (xoay ngược chiều kim đồng hồ ), cho phép điều chỉnh góc nghiêng phù hợp với yêu cầu của quá trình đo Trong mô hình, góc nghiêng có thể được điều chỉnh từ 0⁰ đến khoảng 50⁰

Hình 3.6 Tay quay dùng để điều chỉnh góc nghiêng băng tải

3.2.4 Thiết bị đo góc điện tử mini

Sử dụng để đo và hiển thị độ nghiêng Dùng để đọc số liệu và chỉnh góc nghiêng chính xác cho các thí nghiệm Khi sử dụng cần chú ý đổi sang đơn vị là độ (⁰) bằng nút unit, nút đỏ dùng để bật tắt, nút calibrate dùng để hiệu chỉnh góc nghiêng về giá trị bằng

Hình 3.7 Máy đo góc điện tử mini

Có dạng hình chữ nhật, hai đầu có hai khe rỗng để kẹp giữ mẫu vải, có độ dày và khối lượng phù hợp để tạo ma sát Giúp cố định mẫu vải, giữ vị trí ổn định trên băng tải trong quá trình thực nghiệm

Hình 3.8 Thanh gỗ kẹp mẫu vải

Sử dụng để đo và hiển thị độ nghiêng Dùng để đọc số liệu và chỉnh góc nghiêng chính xác cho các thí nghiệm Đơn vị đo của thiết bị là Kilogam (kg) lực, do đó trong tính toàn cần đổi sang đơn vị là Newton (N), biết rằng 1 kg = 9.8 N Sử dụng nút On/Off để bật/tắt thiết bị, nút Unit để điều chỉnh đơn vị đo, nút Tare dùng để hiệu chỉnh lại thiết bị về giá trị bằng 0

Hình 3.9 Cân treo điện tử

Ngoài các thiết bị sử dụng trong mô hình, thí nghiệm còn sử dụng cân điện tử để đo khối lượng vật mẫu thí nghiệm Cân có được đo với đơn vị gam (g) và có độ chia nhỏ nhất là 0.01g

Sau quá trình nghiên cứu và tìm hiểu nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn ra 3 loại vải chính để sử dụng trong các thí nghiệm là cotton (dệt thoi và dệt kim), linen, polyester Mỗi loại vải này đều có đặc trưng riêng về tính chất và quan trọng là đều được sử dụng rộng rãi trong ngành may Bằng việc nghiên cứu các loại vải này, nhóm nghiên cứu có cơ hội tìm hiểu sâu hơn về tính chất và hệ số ma sát của từng loại vải Các mẫu vải thí nghiệm được cắt theo kích thước 26x5.5 cm, kích thước này được lựa chọn nhằm phù hợp với bề mặt băng tải và chiều dài của thanh gỗ kẹp vải

Hình 3.11 Mẫu vải được sử dụng để làm thí nghiệm.

Các bước thực hiện thí nghiệm đo hệ số ma sát của vải

Các bước đo hệ số ma sát tĩnh:

Chuẩn bị các mẫu vải (cotton, linen, polyester) hình chữ nhật cần dùng có kích thước 26x5.5 cm như hình 3.12 bên dưới

Hình 3.12 Chuẩn bị mẫu vải

Cố định mẫu vải trên vào thanh gỗ kẹp vải Đảm bảo mẫu vải phải sát vào thanh gỗ, tránh bị lỏng lẻo làm ảnh hưởng đến số liệu thu được

Hình 3.13 Kẹp vải vào thanh gỗ

Sử dụng cân điện tử cân khối lượng của cả thanh gỗ và mẫu vải (tùy theo thí nghiệm mà tăng khối lượng bằng quả cân)

Hình 3.14 Cân mẫu vải bằng cân điện tử

Bước 2: Thực hiện thí nghiệm: Đặt thanh gỗ vào vị trí trên mô hình như hình 3.15 Cần đảm bảo rằng bề mặt vải và bề mặt băng tải áp sát vào nhau, không bị chênh hay có dị vật giữa hai bề mặt Băng tải lúc này cần phải ở vị trí nằm ngang

Hình 3.15 Thực hiện thí nghiệm đo hệ số ma sát tĩnh

Bật thiết bị đo góc mini và điều chỉnh góc về mức 0⁰ Dùng tay xoay tay quay theo chiều kim đồng hồ để nâng dần góc nghiêng băng tải lên cho đến khi thanh gỗ bắt đầu trượt xuống thì dừng lại Đọc số liệu hiển thị ở thước đo góc điện tử mini

Hình 3.16 Nâng góc nghiêng băng tải để đo hệ số ma sát tĩnh

Lặp lại quá trình nhiều lần để thu được các số liệu chính xác

Bước 3: Điền số liệu vào bảng và tính toán hệ số ma sát của vải theo công thức Đánh giá và phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hệ số ma sát của vải thông qua các số liệu thu được

Các bước đo ma sát động:

Chuẩn bị các mẫu vải (cotton, linen, polyester) hình chữ nhật có kích thước 26x5.5cm Đảm bảo rằng các mẫu vải được cắt đều và có cùng kích thước (Như hình 3.12) Đặt mẫu vải lên thanh gỗ và kẹp chặt mẫu vải Đảm bảo mẫu vải phải sát vào thanh gỗ, tránh bị lỏng lẻo làm ảnh hưởng đến số liệu thu được (Như hình 3.13)

Dùng cân điện tử cân khối lượng của cả thanh gỗ và mẫu vải (tùy theo thí nghiệm mà tăng khối lượng bằng quả cân) (Như hình 3.14)

Bước 2: Thực hiện thí nghiệm

Bật thiết bị đo góc điện tử mini và điều chỉnh băng tải ở vị trí nằm ngang với góc nghiêng 0⁰ Đặt thanh gỗ kẹp vải vào vị trí trên băng tải, đặt cân treo điện tử cố định vào vị trí trên băng tải Móc thanh gỗ kẹp vải vào móc của cân treo điện tử như hình 3.17 dưới đây

Hình 3.17 Thực hiện thí nghiệm đo hệ số ma sát động của vải

Bật cân treo điện tử, điều chỉnh đơn vị của cân treo về đơn vị kilogam (kg) Cắm điện và nhấn nút đỏ để bật máy điều khiển tốc độ băng tải Dùng tay xoay núm vặn của máy để điều chỉnh tốc độ băng tải theo như yêu cầu của từng thí nghiệm

Hình 3.18 Sử dụng máy điều chỉnh tốc độ để thay đổi tốc độ quay của băng tải

Khi băng tải đang quay, màn hình của cân treo điện tử sẽ hiển thị số liệu Quan sát màn hình hiển thị của cân treo điện tử, đọc và ghi lại số liệu thu được trên cân treo điện tử

Hình 3.19 Số liệu thu được ở cân treo điện tử

Cho băng tải ngừng quay sau khi thu được số liệu

Lặp lại quá trình trên với mẫu vải nhiều lần để thu được các số liệu chính xác

Bước 3: Điền số liệu vào bảng và tính toán hệ số ma sát của vải theo công thức Đánh giá và phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hệ số ma sát động của vải thông qua số liệu thu được

Tiêu đề	Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát tĩnh và động của vải dệt bằng mô hình thực nghiệm
Tác giả	Lê Đình Thu Hà, Trần Bảo Ngọc
Người hướng dẫn	THS. Nguyễn Tuấn Anh
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ may
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	91
Dung lượng	7,4 MB