Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy chống thấm cho vải bông dệt thoi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐÀO ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HẠN CHẾ CHÁY KẾT HỢP CHỐNG THẤM CHO VẢI BÔNG DỆT THOI CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC: NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Vũ Thị Hồng Khanh HÀ NỘI – 2010 LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi Qua thời gian nghiên cứu, thí nghiệm, thực hành phịng thí nghiệm trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Dệt May Tổng công ty Cổ phần Dệt May Nam Định Tôi hướng dẫn tận tình, chu đáo PGS.TS Vũ Thị Hồng Khanh Thầy, Cô giáo môn cán kỹ thuật, công nhân viên công ty, viện Dệt May nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện làm việc đóng góp nhiều ý kiến q báu q trình nghiên cứu Đến tơi hoàn thành luận văn LỜI CAM ĐOAN Đào Anh Tuấn Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi Tôi xin cam đoan nội dung nghiên cứu, tài liệu tham khảo nước luận văn tơi nghiên cứu thí nghiệm, thực hành hướng dẫn khoa học PGS.TS Vũ Thị Hồng Khanh với giúp đỡ Thầy, Cô giáo môn Vật liệu Cơng nghệ Hố dệt, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, phịng thí nghiệm Hố nhuộm Viện Dệt May, khơng có chép Tơi hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Người thực Đào Anh Tuấn MỤC LỤC Đào Anh Tuấn Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN .2 MỤC LỤC Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị LỜI MỞ ĐẦU .9 CHƯƠNG I: .12 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ VẢI CHỐNG CHÁY 12 1.1 Nhu cầu phát triển vải chống cháy 12 1.2 Bản chất cháy [2] 13 1.3 Đặc tính cháy vật liệu dệt [2] 15 1.4 Nguyên lý xử lý chống cháy [2, 13] 18 1.4.1 Nguyên lý xử lý chống cháy .18 1.4.2 Các loại hoá chất dùng cho xử lý chống cháy 19 1.5 Nguyên lý xử lý chống thấm 21 1.6 Tiêu chuẩn phương pháp đánh giá tính cháy, khả chống thấm vật liệu dệt .24 1.6.1 Định nghĩa: 24 1.6.2 Đánh giá khả chống cháy vải 25 1.6.3 Đánh giá khả chống thấm vải 27 1.6.3.1 Phương pháp thử phun tia ( Spray test) 27 1.6.3.2 Phương pháp thí nghiệm thuỷ tĩnh cột (theo tiêu chuẩn ISO 811) .27 1.7 Kết luận chương I: 28 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 29 2.1 Mục tiêu: 29 2.2 Đối tượng nghiên cứu .29 2.2.1 Vải sử dụng nghiên cứu .29 2.2.2 Hoá chất sử dụng để hoàn tất chống cháy, chống thấm 31 2.3 Nội dung nghiên cứu thực nghiệm .32 2.3.1 Nghiên cứu khảo sát đơn công nghệ xử lý hạn chế cháy chống thấm 33 2.3.1.1 Khảo sát thành phần đơn công nghệ 33 2.3.2 Nghiên cứu khảo sát quy trình cơng nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm 38 2.3.1.1 Trường hợp hoàn tất máng 39 2.3.1.2 Trường hợp hoàn tất hai máng 40 2.3.3.Nghiên cứu tối ưu hố thơng số cơng nghệ .42 2.3.3.1 Lựa chọn thông số công nghệ để nghiên cứu 42 2.3.3.2 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến hiệu chống cháy, chống thấm vải 43 Đào Anh Tuấn Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải bơng dệt thoi 2.3.3.3 Xử lý kết thí nghiệm 47 2.4 Phương pháp nghiên cứu 50 2.4.1 Quá trình xử lý chống cháy, chống thấm cho vải .50 2.4.2 Kiểm tra đánh giá chất lượng 53 2.4.2.1 Kiểm tra đánh giá tính cháy mẫu thử 53 2.4.1.2 Kiểm tra đánh giá khả chống thấm 55 2.4.1.3 Kiểm tra độ bền đứt 55 2.4.1.4 Xác định độ rủ vải 57 2.4.1.5 Kiểm tra độ bền giặt 58 2.5 Kết luận chương II 59 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 60 3.1 Kết khảo sát thành phần đơn công nghệ xử lý ảnh hưởng đến hiệu hạn chế cháy, chống thấm, độ bền kéo đứt độ rủ vải 60 3.1.1 Đánh giá tính cháy trước, sau xử lý sau lần giặt 60 3.1.2 Kết kiểm tra khả chống thấm trước sau lần giặt 61 3.1.3 Kết kiểm tra độ rủ 62 3.1.4 Kết kiểm tra độ bền kéo đứt 63 3.2 Kết khảo sát quy trình cơng nghệ xử lý hoàn tất hạn chế cháy kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi 64 3.3 Kết nghiên cứu tối ưu hố thơng số cơng nghệ yếu tố nhiệt độ, thời gian gia nhiệt nồng độ melamin .65 3.3.1 Kết qủa kiểm tra thời gian cháy 20 phương án thí nghiệm 66 3.4 Xử lý kết thực nghiệm 69 3.5 Xác định thơng số cơng nghệ tối ưu cho q trình hạn chế cháy chống thấm cho vải 81 3.6 Kết luận chương 84 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN CHUNG 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 Tiếng Việt 87 Tiếng Anh 88 Phụ lục 89 Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Đào Anh Tuấn Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi Ký hiệu Ý nghĩa mẫu Mẫu vải chưa xử lý Phương án xử lý có chất FR-CP axit phốtphoric Phương án gồm: FR-CP, Crosskinker S200, axit phốtphoric Phương án gồm: Silicon PS18, FR-CP, Crosskinker S200, axit phốtphoric Phương án gồm: FR-CP, Crosskinker S200, axit phốtphoric, repell KFC Phương án gồm: axit axetic, repell KFC Phương án gồm: FR-CP, Crosskinker S200, axit phốtphoric, repell KFC -ngấm ép hai máng X1 Biến số thể thay đổi nhiệt độ gia nhiệt X2 Biến số thể thay đổi thời gian gia nhiệt X3 Biến số thể thay đổi nồng độ Crosskinker S200 Y1 Phương trình hồi quy thời gian cháy dọc vải sau xử lý hạn chế cháy Y2 Phương trình hồi quy thời gian cháy ngang vải sau xử lý hạn chế cháy Y3 Phương trình hồi quy thời gian cháy dọc vải sau giặt Y4 Phương trình hồi quy thời gian cháy hướng ngang sau giặt Y5 Phương trình hồi quy độ bền đứt dọc vải sau xử lý hạn chế cháy Y6 Phương trình hồi quy độ bền đứt ngang sau xử lý Y7 Phương trình hồi quy độ bền chống thấm sau xử lý hạn chế cháy Y8 Phương trình hồi quy độ bền chống thấm sau giặt Yi1 Phương án thí nghiệm: 50g/l Crosskinker S200;1500C; 210 giây Yi2 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1470C; 240 giây Yi3 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Yi4 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Ký hiệu Đào Anh Tuấn Ý nghĩa Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi mẫu Yi5 Phương án thí nghiệm: 50g/l Crosskinker S200;1600C; 210 giây Yi6 Phương án thí nghiệm: 43,18g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Yi7 Phương án thí nghiệm: 50g/l Crosskinker S200;1600C; 270 giây Yi8 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Yi9 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Yi10 Phương án thí nghiệm: 50g/l Crosskinker S200;1500C; 270 giây Yi11 Phương án thí nghiệm: 70g/l Crosskinker S200;1600C; 270 giây Yi12 Phương án thí nghiệm: 76,82g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Yi13 Phương án thí nghiệm: 70g/l Crosskinker S200;1600C; 210 giây Yi14 Phương án thí nghiệm: 70g/l Crosskinker S200;1500C; 270 giây Yi15 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Yi16 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 290,5 giây Yi17 Phương án thí nghiệm: 70g/l Crosskinker S200;1500C; 210 giây Yi18 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1630C; 240 giây Yi19 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 240 giây Yi20 Phương án thí nghiệm: 60g/l Crosskinker S200;1550C; 190 giây LOI Limiting oxygene index (chỉ số oxy giới hạn) Danh mục bảng, biểu Đào Anh Tuấn Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi Bảng 1.1 Chỉ số oxy giới hạn (Limiting oxygene index ) Bảng 1.2 Sức căng bề mặt vật liêu số chất lỏng Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật vải mộc Bảng 2.2 Quy trình cơng nghệ khảo sát thành phần đơn Bảng 2.3 Quy trình cơng nghệ khảo sát nồng độ chất chống cháy Bảng 2.4 Bảng tổng hợp biến số Bảng 2.5 Bảng số liệu thiết kế mơ hình thí nghiệm Box wilson Bảng 2.6 Bảng tổng hợp biến số theo mơ hình Box wilson Bảng 3.1 Đánh giá tính cháy trước, sau xử lý sau lần giặt Bảng 3.2 So sánh thời gian cháy với nồng độ FR-CP khác Bảng 3.3 Kiểm tra khả chống thấm trước, sau xử lý sau lần giặt Bảng 3.4 Kết kiểm tra độ rủ (mẫu 1-9) Bảng 3.5 Kết kiểm tra độ bền kéo đứt (mẫu 1-9) Bảng 3.6 So sánh kết kiểm tra tính cháy mẫu Bảng 3.7 So sánh kết kiểm tra khả chống thấm mẫu Bảng 3.8 So sánh kết kiểm tra độ bền kéo đứt mẫu Bảng 3.9 Kết kiểm tra tính cháy 20 phương án Bảng 3.10 Kết kiểm tra độ bền kéo đứt sau xử lý Bảng 3.11 Kết kiểm tra khả chống thấm nước Bảng 3.12 Bảng phương trình hồi quy hệ số tương quan Bảng 3.13 Bảng thông số công nghệ tối ưu Bảng 3.14 Bảng so sánh tiêu vải trước sau xử lý hố chất Danh mục hình vẽ, đồ thị Đào Anh Tuấn Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải bơng dệt thoi Hình 2.1 Màn hình hiển thị kết xử lý số liệu Hình 2.2 Máy ngấm ép SDL D394A Hình 2.3 Cân điện tử Hình 2.4 Máy sấy văng SDL 398 Hình 2.5 Tủ hố mẫu Hình 2.6 Thiết bị đo độ chống thấm Hình 2.7 Máy kiểm tra độ bền kéo đứt Hình 2.8 Thiết bị đo độ rủ Hình 2.9 Máy giặt Elextrolux Hình 3.1 Màn hình hiển thị nhập số liệu xử lý số liệu Hình 3.2 Màn hình thể phân tích biến số Hình 3.3 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian đến thời gian cháy dọc Hình 3.4 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian đến thời gian cháy ngang Hình 3.5 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian, chất tạo liên kết ngang đến thời gian cháy sau giặt lần Hình 3.6 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian đến độ bền đứt Hình 3.7 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian đến độ chống thấm sau xử lý Hình 3.8 Đồ thị ảnh hưởng nhiệt độ, thời gian đến độ chống thấm sau lần giặt Hình 3.9 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ chất tạo liên kết ngang thời gian gia nhiệt đến thời gian cháy sau xử lý Hình 3.10 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ chất tạo liên kết ngang thời gian gia nhiệt đến thời gian cháy sau giặt Hình 3.11 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ chất tạo liên kết ngang thời gian gia nhiệt đến độ bền đứt dọc vải Hình 3.12 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ chất tạo liên kết ngang thời gian gia nhiệt đến khả chống thấm vải sau xử lý Hình 3.13 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ chất tạo liên kết ngang thời gian gia nhiệt đến khả chống thấm vải sau giặt LỜI MỞ ĐẦU Đào Anh Tuấn Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi Ngành công nghiệp dệt phát triển mạnh mẽ, sản phẩm dệt may phục vụ cho may mặc mà cịn dùng cho mục đích kỹ thuật, công nghiệp khác Các mặt hàng dệt may đa dạng phong phú Do nhu cầu sử dụng ngày cao người, sản phẩm dệt may khơng có tính chất thơng thường mà cịn phải có tính tiện nghi có tính chất tạo chức đặc biệt khác Trong số mặt hàng vải có chức đặc biệt vải chống cháy chống thấm ngày quan tâm nghiên cứu, sản xuất sử dụng nhiều Trong dân vải chống cháy dùng trang trí nội thất cho nhà riêng, cơng sở, rạp hát rèm, thảm, vải bọc lót Trong cơng nghiệp vải chống cháy sử dụng cho may quần áo bảo hộ lao động cho công nhân luyện kim, gốm sứ, quần áo bảo vệ cho cơng an phịng cháy chữa cháy Trong lĩnh vực quốc phòng vải chống cháy sử dụng làm quần áo cho quân nhân làm việc môi trường tiếp xúc với vật liệu dễ cháy chế tạo bom mìn ngồi vải chống cháy dùng làm vật liệu che phủ kho tàng, phương tiện vận chuyển, lều bạt Từ lĩnh vực cần sử dụng vải chống cháy, việc phòng cháy chữa cháy, người ta thấy dùng vật liệu dệt chống cháy có khả phịng cháy hữu hiệu Ở nước ta vải chống cháy chưa sử dụng phổ biến Qua tổng kết vụ cháy chợ, rạp hát, vũ trường, vải vật làm tăng khả cháy làm lan truyền cháy tới khu vực khác Nếu người ta sử dụng vật liệu dệt chống cháy làm giảm vụ cháy giảm thiệt hại tài sản Để sử dụng an tồn cho mục đích vải chống cháy phải đạt hai yêu cầu là: - Chịu nhiệt cao - Chậm bắt lửa, bắt lửa tự dập tắt Các loại mặt hàng vải chống cháy chia làm hai loại Loại thứ vải dệt từ xơ, sợi có khả chịu nhiệt cao, có nhiệt độ cháy cao sợi normex, sợi thuỷ tinh hay vải dệt từ sợi khó bắt lửa sợi, Teflon Tuy nhiên loại sợi phổ biến, giá thành cao nên dùng cho mục đích đặc biệt Đào Anh Tuấn 10 Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi 3.6 Kết luận chương Kết khảo sát thành phần đơn công nghệ cho thấy chất liên kết ngang cần thiết để tạo độ bền chống cháy sau giặt cho vải, chất làm mềm khơng cần thiết hiệu làm mềm khơng cao, cần hiệu chống cháy cao sử dụng tối đa nồng độ chất chống cháy Nghiên cứu quy trình cơng nghệ cho thấy xử lý chống cháy chống thấm kết hợp bể Theo kết kiểm tra độ bền kéo đứt, thấy trình xử lý hạn chế cháy làm giảm phần độ bền kéo đứt vải Kết nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời yếu tố: nhiệt độ, thời gian xử lý nhiệt nồng độ chất tạo liên kết ngang đến tính cháy vải cho thấy nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng với mức độ lớn cả, sau thời gian nồng độ chất tạo liên kết ngang Sự kết hợp hoàn tất chống cháy chống thấm cho kết đạt yêu cầu hai mục tiêu hạn chế cháy chống thấm cho vải dệt thoi Nghiên cứu cho thấy điều kiện khảo sát mục đích sử dụng vải vải hạn chế cháy dân dụng ta xử lý với nhiệt độ khoảng 155-160oC, với điều kiện này, thời gian cháy vải đạt tới 54 giây, dài thời gian cháy vải chưa xử lý gần 350% Nếu ta muốn vải sử dụng chuyên dụng (chiều dài than hóa nhỏ 50 mm) điều kiện nhiệt độ phải đạt ≥ 160oC, kết hợp với tăng thời gian để tăng hiệu hạn chế cháy Tuy nhiên trường hợp phải chấp nhận giảm độ bền vải đáng kể tới gần 30% Đào Anh Tuấn 84 Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN CHUNG Quá trình nghiên cứu sản xuất vải chống cháy Việt Nam chưa phát triển lĩnh vực cịn rộng Trong khuôn khổ luận văn tác giả đề cập đến khả hạn chế cháy, kết hợp chống thấm mà nguyên liệu vải dệt thoi kiểu dệt vân chéo chế phẩm Flame Reardant FR-CP, chất chống thấm hoá chất phụ trợ khác Qua trình nghiên cứu rút kết luận sau: Qua phương pháp khảo sát thực nghiệm, xác định thông số công nghệ (nồng độ chất chống cháy, nhiệt độ xử lý, thời gian gia nhiệt nồng độ chất tạo liên kết ngang) ảnh hưởng đến khả hạn chế cháy chống thấm vải dệt thoi Khảo sát khoảng biến thiên thông số, nhằm tìm giá trị tối ưu Xác định thơng số có ảnh hưởng trực tiếp đến khả hạn chế cháy chống thấm sau xử lý sau trình giặt sản phẩm Thiết lập thành phần đơn quy trình cơng nghệ tối ưu phù hợp với yêu cầu thực tế sử dụng Công nghệ thiết lập sử dụng thiết bị phịng thí nghiệm sản xuất thơng dụng nên tính khả thi cao Vải xử lý hạn chế cháy, chống thấm theo điều kiện tối ưu khảo sát đạt hiệu rõ rệt: Thời gian cháy mẫu từ 56 giây đến không cháy so với vải trước xử lý thời gian cháy có 15 giây Trong thông số công nghệ khảo sát (nồng độ chất chống cháy, nồng độ chất liên kết ngang, nhiệt độ thời gian gia nhiệt) cho thấy nồng độ chất chống cháy thời gian cháy yếu tố quan trọng đảm bảo hiệu hạn chế cháy cho vải Nghiên cứu cho thấy xử lý có hiệu thật với nhiệt độ từ mức cở sở trở lên, mức nhiệt độ gia nhiệt từ 155-160OC vải sau xử lý đạt mức hạn chế cháy (dùng dân dụng), nhiệt độ phải đạt 160oC vải đạt hiệu chống cháy (vải không cháy với chiều dài than hóa nhỏ 50mm) Tùy mục đích sử dụng (dân dụng hay chuyên dụng mà ta chọn phương án phù hợp) Yếu tố thời gian cháy có ý nghĩa làm tăng hiệu chống cháy nhiệt Đào Anh Tuấn 85 Khoa công nghệ Dệt - May & Thời trang Nghiên cứu công nghệ xử lý hạn chế cháy, kết hợp chống thấm cho vải dệt thoi độ từ mức sở trở lên Nồng độ chất tạo liên kết ngang làm giảm chút hiệu chống cháy vải sau xử lý, nhiên lại có tác dụng tăng độ bền chống cháy sau giặt, giảm mức độ giảm bền vải làm tăng hiệu chống thấm chất chống thấm Vải sau xử lý có tính chất sau: - Tính cháy: nhiệt độ gia nhiệt từ mức sở tới mức +1 thời gian cháy khoảng 46-54 giây, nhiệt độ gia nhiệt mức +α (163OC) vải không cháy với chiều dài than hóa