Công nghệ sản xuất các mặt hàng dệt may từ rác nhựa tái chế

Công nghệ sản xuất các mặt hàng dệt may từ rác nhựa tái chế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG NAI

KHOA TỔNG HỢP NGÀNH QUẢN TRỊ KINH DOANH

MAY TỪ RÁC NHỰA TÁI CHẾ

Giảng viên hướng dẫn: Tiến sĩ Lê Kiên Cường

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Tuyết Sương

Lớp: Quản trị kinh doanh B – K2

Ngày thực hiện: 27-9-2014

Lời mở đầu

Trên khắp thế giới, chúng ta đang thải ra một lượng rác nhiều hơn bao giờ hết

và điều này dường như không có sự kết thúc Chỉ tính riêng tại Mỹ, lượng rác thải

đã lên đến 250.000.000 tấn mỗi năm; tại Việt Nam, mỗi người thải ra khoảng 90.000 tấn rác thải mỗi năm Trung Quốc thải ra nhiều rác thải tới mức nó trở thành nỗi ám ảnh Trong 365 ngày, những đại dương đang phải gánh chịu rất nhiều thứ rác thải, đặc biệt là đồ nhựa do khách du lịch tạo ra

Rác thải có mặt ở khắp mọi thành phố, thị trấn, những khu dân cư, khu du lịch, chúng rải rác trên những con đường vào mọi thời điểm trong ngày Mọi người thường không quan tâm đến rác thải nữa khi nó đã được vứt bỏ vào thùng rác Khi mọi người bỏ rác lại ngoài đường và quay vào nhà, sau đó chúng biến mất như phép thuật Vậy rác sẽ đi đâu, mọi người không quan tâm Tuy nhiên, có rất nhiều câu chuyện thú vị được bắt đầu từ việc xử lý rác thải sau đó

Rác được tái sinh từ những cách mà chúng ta chưa bao giờ nghĩ tới Trong khi người ta xem chúng như những thứ rác rưởi vô giá trị thì các nhà kinh doanh lại thấy được tiền trong đống rác đó Tái chế rác là ngành công nghiệp tạo ra 52 tỷ USD mỗi năm Nhiều nhà kinh tế cho rằng đó là một mỏ vàng của thế kỷ 21

BMW là hãng xe hơi danh tiếng của Đức, có động cơ tối tân bậc nhất thế giới Những chiếc xe BMW chạy bằng xăng nhưng các nhà máy tạo ra chúng hoạt động nhờ rác Điều này giúp công ty tiết kiệm 7 triệu USD mỗi năm Đó chỉ mới là một

ví dụ cho vòng luân hồi của rác thải

Ngày nay, rác thải được tái sinh như một nguồn năng lượng thuộc loại hàng hóa cao cấp, thậm chí nó còn là một nguồn nguyên liệu thô dùng trong chế tạo quần áo

và thảm trải Tất cả những ứng dụng trên giúp rác thoát khỏi dòng chất thải, góp phần vào nguồn tăng doanh thu

Rác tái chế dùng trong ngành may mặc chủ yếu là là các chai nhựa PET.Thật khó tin rằng, một chiếc áo sơ mi hay áo thun lại được tạo ra từ những chai nước nhựa Tôi sẽ cho bạn biết rõ hơn về điều kì lạ đến tuyệt vời ấy trong bài tiểu luận này

CHƯƠNG I: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỢI POLYESTER

I Giới thiệu

Polyester là một loại sợi tổng hợp có nguồn gốc từ than đá, không khí, nước và dầu mỏ Được phát triển trong phòng thí nghiệm từ thế kỉ 20, sợi Polyester được hình thành từ phản ứng hóa học giữa acid và rượu Trong phản ứng này, hai hoặc nhiều phan tử kết hợp với nhau để tạo ra một phân tử lớn có cấu trúc lặp đi lặp lại trong suốt chiều dài của nó

Polyester được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất các lợi sản phẩm như quần áo, đồ nội thất gia dụng, vải công nghiệp, máy tính và băng ghi

âm, vật liệu cách điện Sợi Polyester có nhiều ưu thế hơn khi so sánh với loại vải truyền thống như bông Nó không hút ẩm nhưng hấp thụ dầu Chính những đặc tính này làm cho Polyester trở thành một loại vải hoàn hảo đối với những ứng dụng chống bụi, chống nước và chống cháy Khả năng hấp thụ thấp của Polyester giúp nó tự chống lại các vết bẩn một cách tự nhiên Vải Polyester không bị co khi giặt, chống nhăn và chống kéo dãn Nó cũng dễ dàng được nhuộm màu và không

bị hủy hoại bởi nấm mốc Vải Polyester là vật liệu cách nhiệt hiệu quả, do đó nó được dùng để sản xuất gối, chăn, áo khoác ngoài và túi ngủ

II Lịch sử về sợi Polyester

Vào năm 1926, công ty EI du Pont de Nemours (Mỹ) đã bắt đầu nghiên cứu các

cao phân tử và sợi tổng hợp Những nghiên cứu ban đầu của tập trung vào sự hình thành nylon – loại sợi tổng hợp đầu tiên Ngay sau đó, trong những năm 1939 –

1941, một số nhà hóa học Anh đã chú ý đến những nghiên cứu của công ty này và tiến hành các nghiên cứu của riêng họ tại các phòng thí nghiệm của Hiệp hội các nhà in ấn Calico, Ltd Việc này đã dẫn đến sự ra đời của sợi Polyester được biết đến ở Anh nhưu Terylene

Năm 1946, công ty du Pont mua bản quyền để sản xuất sợi Polyester tại Mỹ Tiếp theo, công ty tiến hành phát triển xa hơn nữa Trong năm 1951, công ty đã bắt đầu tham gia vào thị trường hóa sợi dưới cái tên Dacron Trong những năm sau đó,

một số công ty đã rất quan tâm đến sợi Polyester và tự sản xuát các dạng sản phẩm cho các ứng dụng khác nhau.

Ngày nay, có 2 dạng chính của Polyester là PET(polyethylene terephthalate) và PCDT (poly-1, 4-cyclohexylene-dimethylene terephthalate) PET là loại phổ biến hơn, hữu dụng, đa dạng trong các ứng dụng Nó bền vững hơn PCDT, mặc dù PCDT dẻo hơn và đàn hồi hơn PCDT phù hợp để làm rèm cửa và lớp bọc đồ nội thất, còn PET có thể được sử dụng độc lập hoặc phối trộn với các loại vải khác để làm cho quần áo đỡ bị nhăn, chống bụi bẩn và không co dãn

III Quy trình sản xuất sợi Polyester

Thành phần cấu tạp đặc trưng được sử dụng trong sản xuất Polyester là ethylene,

có nguồn gốc từ dầu mỏ Quá trình hoá học tạo ra các Polyester hoàn chỉnh được gọi là quá trình trùng hợp

1 Quy trình

Có nhiều phường pháp để sản xuất ra sợi Polyester Phương pháp được áp dụng Phương pháp áp dụng phụ thuộc vào loại Polyester sẽ sản xuất Có 4 dạng sợi Polyester cơ bản là sợi Filament, xơ, sợi thô và fiberfill Với Filament, mỗi sợi đơn

lẻ tham gia cấu tạo của sợi Polyester là dài liên tục, dạng sợi này dùng để sản xuất các loại vải có bề mặt nhẵn Với xơ, sợi Filament được cắt ngắn với những độ dài định trước, do đó có thể dễ dàng hơn để pha trộn với các loại sợi khác Sợi thô là một dạng mà trong đó các sợi Filament liên tiếp được kéo lỏng với nhau Fiberfill

là dạng sợi lớn được sử dụng trong sản xuất chăn, gối và áo khoác ngoài Hai dạng được sử dụng thường xuyên nhất là sợi Filament và xơ

2 Quy trình sản xuất sợi Filament

2.1 Trùng hợp

- Để hình thành Polyester, dimethy terephthalate phản ứng đầu tiên với ethylene glycol với sự có mặt của các chất xúc tác ở nhiệt độ 302 – 4100F

- Kết quả hóa học là một monomer được tạo thành, nó kết hợp với acid

terephthalic và được tăng nhiệt độ tới 4720F Polyester nóng chảy mới tạo thành được ép đùn qua khe thành một dải dài

2.2 Làm khô

- Sau khi Polyester hình thành từ quá trình trùng hợp, các dải nóng chảy dài được làm mát cho đến khi chúng trở nên giòn Nguyên liệu được cắt thành những hạt chip nhỏ và hoàn toàn khô để ngăn ngừa sự bất bền vững

2.3 Kéo sợi

- Những hạt Polymer được nấu chảy ở nhiệt độ 500 – 5180F để tạo thành một dung dịch giống như xi-rô Dung dịch được đặt trong thùng kim loại được gọi là ổ phun sợi và được đùn ép qua các lỗ nhỏ của nó, thường là tròn nhưng cũng có thể là ngũ giác hoặc bất kì hình dạng nào đẻ sản xuất sợi dặc biệt Số lượng lỗ trong ổ phun xác định kích cỡ của sợi, các sợi tuôn ra xoắn lại với nhau để tạo thành một sợi đơn

- Ở giai đoạn kéo sợi, các hóa chất khác có thể được thêm vào dung dịch để làm vật liệu chống cháy, chống tích điện hoặc dễ dàng nhuộm hơn

2.4 Kéo căng

- Khi polyester hình thành từ ổ phun, nó rất mềm và dễ dàng kéo được dài tới năm lần chiều dài ban đầu của nó Tác động kéo căng cưỡng bức các phân tử polyester ngẫu nhiên sắp xếp thẳng hàng Điều này làm tăng thêm độ bền, độ dai, và khả năng đàn hồi của sợi Trong thời gian này, khi các sợi filament đã khô, sợi trở nên bền vững và dai thay vì dễ gãy

- Các sợi được kéo căng có thể thay đổi rất nhiều về đường kính và độ dài, tùy thuộc vào các đặc tính mong muốn của thành phẩm Ngoài ra, giống như quá trình kéo căng, Sợi có thể được liên kết hoặc xoắn để tạo ra các loại vải mềm hoặc vải thô

2.5 Cuốn sợi

- Sau khi các sợi polyester được kéo căng, nó được cuốn vào các ống sợi lớn hoặc đóng thùng và sẵn sàng để được dệt thành vải nguyên liệu

3 Quy trình sản xuất xơ ngắn PSF

Trong khi làm xơ ngắn polyester, quá trình trùng hợp, sấy khô, và tuôn sợi (bước 1-4 trên) rất giống với quá trình sản xuất sợi filament Tuy nhiên, trong quá trình tuôn sợi, thùng trộn có nhiều lỗ hơn khi sản phẩm là xơ ngắn Các bó sợi polyester hình thành được gọi là sợi thô

3.1 Kéo căng

- Sợi mới hình thành được nhanh chóng làm lạnh trong các thùng chứa các sợi dày Sợi có độ dài khác nhau được tập trung và kéo căng trên các con lăn được gia nhiệt đến ba hoặc bốn lần chiều dài ban đầu của nó

3.2 Tạo nếp

- Sợi đã kéo sau đó được đưa vào trong các hộp nén để tạo nếp gấp như đàn

acocđêông với tỷ lệ 9-15 nếp mỗi inch (3-6 nếp trên mỗi cm) Quá trình này giúp các sợi liên kết chặt với nhau trong các giai đoạn sản xuất sau này

3.3 Định hình

- Sau khi sợi được gấp nếp, nó được gia nhiệt đến 212 - 302 độ F (100 - 150 độ C)

để làm khô hoàn toàn các sợi và giữ các nếp gấp Một số nếp gấp không giữ được

sẽ được rút ra khỏi các sợi trong các quá trình tiếp theo

3.4 Quá trình cắt

- Tiếp theo gia nhiệt định hình, sợi được cắt ngắn hơn Polyester sẽ được pha trộn với bông và được cắt thành các đoạn 1,25 - 1,50 inch (3,2 - 3,8 cm); đối với hỗn hợp xơ nhân tạo nó được cắt với chiều dài 2 inch (5 cm) Đối với các loại vải nặng hơn, chẳng hạn như thảm, sợi filament tổng hợp được cắt thành 6 inch (15 cm)

IV Công nghệ tương lai

Sau khi được giới thiệu ở Mỹ năm 1951, polyester nhanh chóng trở thành loại sợi được phát triển nhanh nhất của nước Mỹ, rất phổ biến trong những năm 1960 Tuy nhiên, polyester đã phải trải qua một định kiến thời đó, và quần áo làm từ sợi tổng hợp thường bị mất giá và thậm chí tẩy chay

Một số dạng mới của sợi tổng hợp đã được giới thiệu vào đầu những năm 1990

đã có thể giúp khôi phục hình ảnh của polyester Dạng mới của sợi polyester được

gọi là sợi siêu nhỏ đã được giới thiệu đến công chúng vào năm 1991 Sang trọng hơn và linh hoạt hơn polyester truyền thống, các loại vải sợi microfiber tương tự vải lụa Các nhà thiết kế như Mary McFadden đã tạo ra một dòng quần áo bằng cách sử dụng hình thức mới của polyester Các nhà nghiên cứu dệt may tại Đại học Bắc Carolina đang phát triển một hình thức polyester có thể sẽ bền vững như Kevlar, một loại vật liệu superfiber sử dụng để làm áo khoác chống đạn Loại polyester này có thể được sử dụng như vật liệu composite cho xe ô tô và máy bay

CHƯƠNG II: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA PET VÀ SỢI

POLYESTER THÀNH PHẨM

I PET

Polyethylene terephthalate (được gọi là PET, PETE hoặc PETP hoặc PET-P)

là nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester và được dùng trong tổng hợp xơ sợi, vật đựng đồ uống, thức ăn và các loại chất lỏng; có thể ép phun để tạo hình; và trong kỹ nghệ thường kết hợp với xơ thủy tinh PET là một trong số những nguyên vật liệu sử dụng trong việc sản xuất sợi thủ công

Các đặc tính của PET được quyết định bởi quá trình xử lý nhiệt, nó có thể tồn tại

cả hai: vô định hình (trong suốt) và ở dạng kết tinh (màu trắng đục) Monomer của PET có thể được tổng hợp bởi phản ứng ester hóa giữa acid terepthalic và ethylene glycol tạo ra nước, hoặc phản ứng transester hóa giữa ethylene glycol và dimethyl terepthalate, methanol là sản phẩm Sự polymer hóa được tiến hành bởi một quá trình đa trùng ngưng của các monomer (ngay lập tức sau quá trình ester hóa hoặc transester hóa) với ethylene glycol là sản phẩm (ethylene glycol được thu hồi trong sản xuất)

Hầu hết công nghiệp PET trên thế giới là tổng hợp sợi (chiếm 60%) cung cấp cho khoảng 30% nhu cầu của thế giới Trong lĩnh vực vải sợi, PET được ứng dụng làm polyester kết hợp với cotton Hầu hết, PET được ứng dụng đùn ép tạo sản phẩm

PET được sản xuất dưới tên thương mại Arnite, Impet và Rynite, Ertalyte,

Hostaphan, Melinex và Mylar films, và Dacron, Diolen, Terylene và Trevira fibers PET có thể được bọc bởi vỏ cứng hay làm vỏ cứng bọc vật dụng, quyết định bởi

bề dày lớp và lượng nhựa cần thiết Nó tạo thành một màng chống thấm khí và ẩm rất tốt Chai PET chứa được các loại thức uống như rượu và các loại khác, bền và chịu được va đập mạnh PET có màu tự nhiên với độ trong suốt cao

PET có thể kéo thành màng mỏng ( thường được gọi với tên thương mại là mylar) PET thường được bao bọc với nhôm để làm giảm tính dẫn từ, làm cho nó

có tính phản chiếu và chắn sáng Chai PET là một loại vật đựng rất tốt và được sử

dụng rộng rãi để đựng đồ uống lỏng PET hoặc Dacron cũng được sử dụng như là một lớp vật liệu cách nhiệt phủ phần ngoài của trạm vũ trụ quốc tế (ISS) Ngoài ra,

sự kẹp PET vào giữa màng polyvinyl alcol sẽ làm tăng sự ngăn thẩm thấu khí oxygen

Khi có sự gia cường hạt hay sợi thủy tinh, nó trở nên cứng một cách đáng kể và bền hơn PET là một dạng bán bán kết tinh, được mua bán dưới tên thương mại là Rynite, Arnite, Hostadur&Crastin

Những cánh buồm thường tạo bởi Dacron, một loại của sợi PET, có màu sáng, dụng cụ quay nhẹ thường tạo bằng nylon

PET được tìm ra vào năm 1941 bởi Calico Printer’ Association của Manchester Chai PET được sản xuất vào năm 1973

1 Các tính chất của PET

Một trong những đặc tính quan trọng của PET là độ nhớt

Độ nhớt của chất được decilit/gram (dl/g) phụ thuộc vào độ dài mạch polymer Độ dài mạch của polymer càng dài, độ rắn càng cao, nên độ nhớt càng cao Độ dài của một polymer của thể được đều chỉnh thông qua quá trình polymer hóa

PET có khả năng hút ẩm Khi bị ẩm, trong quá trình gia công PET, sự thủy phân

sẽ diễn ra tại bề mặt tiếp xúc giữa nước và PET, nguyên nhân này làm giảm phân

tử lượng của PET (hay độ nhớt) và những đặc tính cơ lý của nó Vì thế trước khi nhựa được gia công, độ ẩm phải được loại bỏ khỏi nhựa Có thể thực hiện được bằng cách sử dụng chất hút ẩm hoặc sấy trước khi đưa vào gia công

2 Quá trình sấy PET:

Trong lò sấy, khí nóng được thổi từ phía dưới lên sàn chứa những mảng PET được cắt, là PET bay lên lơ lửng trong không khí nóng, nên có thể loại bỏ được độ ẩm Khí nóng ẩm được dẫn khỏi sàn và đi qua bộ làm lạnh để loại bỏ độ ẩm Cuối cùng không khí này được nung trở lại và được cho trở lại để sấy những mảng PET như lúc đầu, chu trình được lập lại Độ ẩm trong sản phẩm nhựa phải nhỏ hơn 40 phần triệu (một phần nước trên một triệu phần nhựa theo khối lượng) thì đạt yêu cầu chất lượng trước khi gia công Thời gian sấy không nên ngắn hơn 4 giờ, bởi vì sấy nguyên liệu thấp hơn 4 giờ, thì nhiệt độ của mảng PET sẽ thấp hơn 160oC Ở nhiệt

độ này thì sự thủy phân sẽ xảy ra bên trong những mảng PET trước khi chúng được sấy khô

II Vải không thấm nước

Ngay cả những chiếc áo mưa tốt nhất cũng vẫn bị ngấm nước sau khoảng hai tháng sử dụng Nhưng một chất liệu mới do các nhà hóa học Thụy Sỹ vừa phát minh có thể giúp chế tạo loại áo thách thức với chất lỏng

Các chuyên gia thuộc Đại học Zurich cho biết họ tạo ra vật liệu mới bằng cách phủ hàng triệu sợi silicone lên các sợi polyester có kích thước lớn hơn Khi tiếp xúc với loại vải này, các giọt nước tồn tại ở dạng cầu và người ta chỉ cần nghiêng miếng vải 2 độ so với phương ngang để chúng lăn đi như những hòn bi Hàng triệu giọt nước có thể đến rồi đi khỏi miếng vải trong liên tục nhiều giờ như vậy mà không để lại bất kỳ dấu vết nào

Hàng triệu sợi silicone có đường kính 40 nanometre (40 phần tỷ mét) và được sắp xếp theo cấu trúc tương tự sợi bông nhỏ xíu có đặc tính chống thấm là yếu tố

cũng tồn tại ở nhiều loài động vật và thực vật trong tự nhiên, chẳng hạn như bề mặt của lá sen.

Do có dạng giống như bông, các sợi silicone nhỏ xíu có thể giữ được không khí, tạo nên một lớp không khí vĩnh cửu có tác dụng ngăn cản nước tiếp xúc với sợi polyester Một số côn trùng và nhện cũng sử dụng cấu trúc tương tự để thở dưới nước Vật liệu mới có thể duy trì được trạng thái khô ngay cả khi bị nhúng trong nước hai tháng

Quy trình chế tạo vật liệu chống nước mới khá đơn giản Các chuyên gia tác động để silicone ở dạng khí ngưng tụ thành các sợi có kích thước nhỏ xíu Lớp sợi silicone đó có thể được bổ sung vào nhiều loại sợi khác, như len, bông, nhưng polyester là loại sợi phù hợp nhất

Các thử nghiệm cho thấy vật liệu mới tương đối bền Khác với nhiều loại vật liệu chống nước, nó duy trì được hình dạng ngay cả khi sợi bị chà xát mạnh Tất nhiên, nó vẫn biến dạng nếu bị ném vào máy giặt hàng ngày

III Các loại khăn lau cao cấp làm từ sợi Microfiber dùng trong dân dụng và

công nghiệp.

1 Sợi Microfiber

Là một sản phẩm nhân tạo, ứng dụng tốt nhất trong công nghệ làm sạch, là sự kết hợp của 2 nhóm sợi: Polyester và Polyamide Các loại sợi này được tán nhỏ thành một hỗn hợp gồm:

- 80% Polyester: Loại sợi có chức năng lau chùi và cọ rửa;

- 20% Polyamide: Loại sợi có chức năng thấm hút và khô nhanh;

- Một dải sợi, Microfiber đơn lẻ cực nhỏ, gần như không thể thấy chúng bằng mắt thường;

- Loại sợi này có phân khúc tạo nét, có thể lau chùi tất cả các loại bụi, vết dơ trên

bề mặt mà không để lại trầy xước

Microfiber có thể dùng để lau chùi tất cả các vật dụng trong gia đình và trong các ngành công nghiệp:

• Đĩa CD, Monitor, Camera, máy Fax, Tivi, Xe ôtô, xemáy…;

• Lau dọn nhà cửa, kính cửa, kính thuốc, kính mắt thời trang…;