Vải dệt kim đàn tính cao polyamit pha elastan dùng làm quần áo chỉnh hình yêu cầu quan trọng nhất là phải có độ giãn đàn hồi tốt và tính ổn định hình dạng.
Để đạt đƣợc màu sắc, độ bền màu nhƣ mong muốn, nhiệt độ và hóa chấttrong quá
trình nhuộm và hoàn tất có thểlàm giảm độ giãn đàn hồi của vải.
Do đó luận văn nghiên cứu đề tài này nhằm mục đích tìm ra điều kiện công nghệ nhuộm, hoàn tất tốt nhất cho vải dệt kim đàn tính cao polyamit pha elastan, đảm bảo khả năng lên mầu, độ bền mầu và độ đều mầu tốt nhƣng vẫn giữ đƣợc những tính chất quý giá đàn hồi tốt và tính ổn định hình dạng. Mang lại hiệu quả kinh tế, các yêu cầu kĩ thuật cần có cho sản phẩm làm quần áo chỉnh hình.
2.2 Nội dung nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu 2.2.1 Nội dung nghiên cứu
Vải làm quần áo chỉnh hình làm từ xơ sợi polyamit bọc lõi elastan. Có những yêu cầu quan trọng nhất trong quá trình nhuộm đối với sản phẩm đàn tính cao là phải đảm bảo:
- Độ lên màu - Độ đều màu - Độ bền màu
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 29 Khóa 2012 - 2014
+ Độ giãn + Độ đàn hồi
+ Sự ổn định kích thƣớc
Trong thực tế sản xuất, nhiều đơn hàng sản xuất nhuộm màu vải có bọc sợi đàn tính gặp các hiện tƣợng là:
Vải không đều màu Độ tận trích màu kém
Khả năng đàn tính hoặc độ giãn giảm
Những yếu tố ảnh hƣởng xấu đến sản phẩm trong quá trình nhuộm và hoàn tất của vải là:
- Môi trƣờng nhuộm - Nhiệt độ nhuộm - Thời gian nhuộm
- Chủng loại hóa chất, thuốc nhuộm sử dụng
Để nghiên cứu sự ảnh hƣởng các yếu tố và xây dựng các quy luật giữa các yếu tố với tính chất cũng nhƣ yêu cầu của sản phẩm sau nhuộm rất phức tạp. Các yếu tố chính nói trên đồng thời ảnh hƣởng đến tính chất của vật liệu, ngoại quan của sản phẩm. Nội dung nghiên cứu này đòi hỏi quy mô rất lớn. Do tính chất phức tạp của vấn đề và phạm vi nghiên cứu có giới hạn của luận văn, không thể tiến hành nghiên cứu đồng loạt các yếu tố nên phải cố định một số yếu tố trong những những điều kiện nhất định.
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 30 Khóa 2012 - 2014
Trong phần thực nghiệm này, chọn yếu tố nhiệt độ và thời gian nhuộm là hai yếu tố ảnh hƣởng đáng kể tới độ lên màu, đều màu, bền màu và nhất là tính chất đàn hồi của vải trong quá trình nhuộm và hoàn tất vải.
Vì vậy, nội dung của nghiên cứu thực nghiệm: nghiên cứu lựa chọn thời gian và nhiệt độ tối ƣu trong quá trình nhuộm và hoàn tất vải polyamit pha elastan bằng thuốc nhuộm Lanaset blue 2R (nồng độ 1%).
2.2.2. Đối tƣợng nghiên cứu
2.2.2.1. Vải dệt kim đàn tính cao polyamit pha elastan
- Vải dệt kim đàn tính cao với các đặc trƣng sau:
+ Nguyên liệu: vải sử dụng trong nghiên cứu này đƣợc cung cấp bởi dự án P2013 -
01.54 . Ba loại sợi sử dụng để dệt vải gồm:
100% spandex
100% polyamit (48 filament/hƣớng xoắn z)
Polyamit bọc sợi spandex (35 filament, 6% spmadex hƣơng xoắn s)
+ Kiểu dệt: Single. + Mật độ:
Cột: 203/ 100 mm
Hàng: 248 / 100 mm
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 31 Khóa 2012 - 2014
Các đặc trƣng của vải dệt kim sau tiền xử lí:
- Kích thƣớc ngang : 184 mm - Kích thƣớc dọc : 87 mm - % co ngang : 8 - % co dọc : 13 - Mật độ ngang (số cột vòng/100 mm) : 216 - Mật độ dọc (số hàng vòng/100 mm) : 270 - Khối lƣợng mẫu (g/m2 ) : 329.92
- Độ giãn đàn hồi E(%) : 94.1
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 32 Khóa 2012 - 2014
2.2.2.2 Lựa chọn chủng loại thuốc nhuộm sử dụng:
Qua phân tích đánh giá các điều kiện (mục 1.2.3), để nhuộm vải polyamit có pha elastan chọn chủng loại thuốc nhuộm axit phức kim loại 1:2. Sử dụng thuốc nhuộm Lanaset Blue 2R (nồng độ 1%) của hãng Husmant (Mỹ).
Môi trƣờng nhuộm:
Từ việc chọn loại thuốc nhuộm axit để nhuộm, môi trƣờng nhuộm là axit tốt nhất pH=4.5 (theo khuyến cáo của nhà sản xuất Husmant (Mỹ)).
2.2.2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian và nhiệt độ trong quá trình nhuộm vải polyamit/elastan:
Sử dụng vải sau tiền xử lý bằng phƣơng án tối ƣu nhất, nghiên cứu các phƣơng án nhuộm. Cố định các điều kiện nồng độ, khối lƣợng vải, pH dung dịch nhuộm, dung tỉ.
Để chọn đƣợc nhiệt độ và thời gian nhuộm tối ƣu với số lƣợng các phƣơng án thí nghiệm tối thiểu 9 phƣơng án thí nghiệm trong nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng đồng thời của hai yếu tố nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm tới độ tận trích thuốc nhuộm, cƣờng độ lên màu và độ đàn hồi của vải dệt kim đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp qui hoạch trực giao [17], [18], [19]. Cụ thể nhƣ sau:
- Hàm mục tiêu Y1 là độ tận trích của thuốc thuộm sau nhuộm trên vải dệt kim nghiên cứu - Hàm mục tiêu Y2 là cƣờng độ lên màu của vải sau nhuộm, hoàn tất trên vải dệt kim nghiên cứu
- Hàm mục tiêu Y3 là độ đàn hồi của vải sau nhuộm, hoàn tất trên vải dệt kim nghiên cứu - Các biến giải thích Xj, j = 1,2 : nhiệt độ nhuộm (X1) và thời gian nhuộm (X2).
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 33 Khóa 2012 - 2014
Thuật toán qui hoạch thực nghiệm trực giao nhƣ sau :
- Xác định các biến ảnh hƣởng, khoảng biến thiên của biến gồm mức cơ sở và khoảng biến thiên của chúng.
- Chuyển các biến từ toạ độ thực sang hệ toạ độ mới không thứ nguyên với các biến mã hoá xj, j = 1,k.
Trong hệ toạ độ không thứ nguyên ta có :
Toạ độ mức trên : xj = +1 Xj = Xjmax; Toạ độ tại tâm : xj = 0 Xj = X0j ; Toạ độ mức dƣới : xj = -1 Xj = Xjmin;
- Ma trận thí nghiệm của qui hoạch cấp một có dạng N=2k+n0 (k=2; n0≥k) thực nghiệm đƣợc tiến hành với 4 phƣơng án thí nghiệm cơ bản, 1 phƣơng án thí nghiệm lặp lại ở tâm. Nếu kết quả kiểm định cho thấy mô hình bậc nhất không phù hợp, chuyển sang xét mô hình bậc hai. Ma trận thí nghiệm của qui hoạch cấp hai có dạng N = 2k
+ n0 + 2k (k=2; n0≥k), thực nghiệm đƣợc tiến hành với 6 phƣơng án thí nghiệm của qui hoạch cấp một và bổ sung 4 phƣơng án thí nghiệm xung quanh tâm. Ở phƣơng diện nghiên cứu trong bài đồ án này chỉ làm 3 phƣơng án thí nghiệm xung quanh tâm.
Khoảng biến thiên và giá trị tại tâm của biến nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm đƣợc xác định nhƣ sau: Mức tại tâm của nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm là giá trị thƣờng gặp của quá trình nhuộm trong thực tế nhuộm vải với chủng loại thuốc nhuộm axit phức kim loại 1:2 cho polyamit. Tổ hợp khoảng biến thiên của nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm nghiên cứu sẽ tạo thành miền thí nghiệm giới hạn điều
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 34 Khóa 2012 - 2014
kiện nghiên cứu. Việc lựa chọn các mức giá trị của chúng xác định dạng, kích thƣớc miền thí nghiệm và tổng số thí nghiệm phải tiến hành.
Khoảng biến thiên và giá trị tại tâm của biến nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm đƣợc qui định nhƣ sau:
Bảng II. 1. Khoảng biến thiên và giá trị tại tâm của nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm trong nghiên cứu ảnh hƣởng tới độ tận trích thuốc nhuộm, cƣờng
độ lên màu và độ đàn hồi của vải dệt kim đàn tính cao.
Kí hiệu Biến giải thích Khoảng biến thiên và giá trị tại tâm
-1 0 +1
X1 Nhiệt độ nhuộm (0
C) 88 94 100
X2 Thời gian nhuộm (phút) 30 45 60
Mô hình thiết kế thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng đồng thời của nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm tới độ tận trích thuốc nhuộm, cƣờng độ lên màu và độ đàn hồi của vải dệt kim đàn tính cao thể hiện ở bảng II. 2
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 35 Khóa 2012 - 2014
Bảng II.2. Mô hình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng đồng thời của nhiệt độ nhuộm và thời gian nhuộm ảnh hƣởng tới độ hấp thụ D thuốc nhuộm, cƣờng
độ lên màu K/S và độ đàn hồi E của vải dệt kim đàn tính cao.
N x1 x2 X1 X2 1 -1 -1 88 30 2 +1 -1 100 30 3 -1 +1 88 60 4 1 1 100 60 5 -1 0 88 45 6 +1 0 100 45 7 0 -1 94 30 8 0 +1 94 60 9 0 0 94 45
2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1 Thiết bị và dụng cụ sử dụng để nghiên cứu 2.3.1.1 Máy nhuộm Ti – color. 2.3.1.1 Máy nhuộm Ti – color.
Tính năng chính: nhuộm mẫu vải, giặt mẫu thử độ bền giặt Mô tả thiết bị:
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 36 Khóa 2012 - 2014
Máy nhuộm cốc áp suất cao, Gia nhiệt bằng tia hồng ngoại.
Có thể nhuộm tối đa 8 mẫu trong 8 cốc cho mỗi lần vận hành. Dung tích tối đa mỗi cốc là 500ml
Điều khiển và hiển thị chƣơng trình trên màn hình LCD
2.3.1.2 Máy văng sấy
Tính năng chính: gia nhiệt định hình, văng khổ các sản phẩm dệt, sấy khô Mô tả thiết bị:
Model máy: D398
Có khả năng gia nhiệt đến 3000 C Cài đặt thời gian tự động: 1 – 360 giây Hạ nhiệt bằng gió ngoài
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 37 Khóa 2012 - 2014
Điện áp: 220V
2.3.1.3 Máy ngấm ép
Tính năng chính: máy ngấm ép dung dịch lên vật liệu dệt Mô tả thiết bị:
Model máy: D394A
Tốc độ trục: 1 – 15 vòng/phút Mức ép: 0.5 – 6 bar
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 38 Khóa 2012 - 2014
2.3.1.4 Máy đo pH để bàn
Tính năng chính: đo pH dung dịch Mô tả thiết bị:
Model máy: Lab 850 (Schott – Đức)
Màn hình hiển thị rộng: điện cực pH với thiết kế bền chắc, hiệu suất cao Hiển thị: + Khoảng đo: pH: -2 -> 19.99
+ ORP: -1999 -> 1999Mv + Nhiệt độ đo: -5 -> 1200C Điện áp: 220V
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 39 Khóa 2012 - 2014
2.3.1.5 Máy quang phổ tử ngoại khả kiến, UV/VIS
Tính năng chính: đo màu quang phổ phản xạ và truyền qua của chất lỏng, chất rắn ở miền ánh sáng nhìn thấy và miền UV
Mô tả thiết bị:
Model máy: SQ 4802
Máy 2 chùm tia, 2 loại đèn: Duterium và halogen. Khoảng bƣớc sóng: 190 – 1100nm Độ rộng quang phổ: 1nm (190 – 900nm) Khoảng bƣớc sóng: 190 đến 1100nm Độ phân giải: 0.1nm Độ chính xác bƣớc sóng: ± 0.3 nm Độ lặp lại bƣớc sóng: ± 0.2 nm
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 40 Khóa 2012 - 2014
Tốc độ quét bƣớc sóng: 1000 nm/phút (có thể điều chỉnh) Tốc độ xoay tìm bƣớc sóng: 6000 nm/phút
Hệ thống trắc quang: Double beam Optic Khoảng trắc quang:
+ Độ hấp thụ: -0.5 đến + 3.0 Abs + Độ truyền qua: 0.0 đến 200%
Độ chính xác trắc quang: ± 0 Abs tại 1 Abs sử dụng NIST 930D; ± 0.002 Abs (ở 1.0 Abs); ± 0.001 Abs (ở 0.5 Abs)
Nguồn sáng: đèn halogen 20W, đèn deuteri (D2), tự động điều chỉnh vị trí nguồn sáng
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 41 Khóa 2012 - 2014
2.3.1.6 Máy đo màu quang phổ
Tính năng chính: đo màu quang phổ phản xạ và đánh giá cƣờng độ màu, độ lệch màu và độ đều màu.
Mô tả thiết bị:
Model máy: Color – eye 3100 (Gretg Machbech) Chuẩn hiệu chỉnh trắng: số seri 31011441097
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 42 Khóa 2012 - 2014
2.3.1.7 Máy kéo đứt
Tính năng chính: thử độ bền giãn, nén, xé, nén thủng, chọc thủng…xơ, sợi, vải và các sản phẩm khác.
Mô tả thiết bị:
Model máy: RT-1250 A Tải trọng lớn nhất: 5000N
Motơ điều khiển tăng giảm theo biến tần. Bảng hiển thị LCD
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 43 Khóa 2012 - 2014
2.3.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 2.3.2.1. Nhuộm, hoàn tất mẫu 2.3.2.1. Nhuộm, hoàn tất mẫu
- Thiết bị sử dụng: qúa trình nhuộm đƣợc thực hiện trong thiết bị Máy nhuộm Ti – color (đã trình bày ở mục 2.3.1.1)
- Đơn công nghệ: Dung tỉ: 1/10
Lanaset Blue 2R (thuốc nhuộm) : 1% so với khối lƣợng vải
Chỉnh pH = 4,5 bằng CH3COOH : 1g/l
CH3COONa : 1g/l
Vitex NL 580 (chất đều màu polyamit) : 2g/l
Qui trình nhuộm:
Tại 200
C, cấp nƣớc, chất trợ nhuộm, thuốc nhuộm vào cốc nhuộm. Cho vải vào cốc
nhuộm cho ngấm đều dung dịch nhuộm, nâng nhiệt 1,50C/phút đến X10C nhiệt độ
cần khảo sát để thuốc nhuộm thực hiện phản ứng gắn màu. Giữ nhiệt độ nhuộm trong vòng X2 phút đến thời gian cần khảo sát nhƣ trình bày ở bảng trên. Cuối cùng hạ nhiệt 1,0 0
C/ phút đến 500C tiến hành xả dịch. Giặt xử lí sau nhuộm nhƣ sau: + Giặt có chất giặt Vitex SP 59 (của Vimin – Đài loan): 3 g/l ở (700C - 20 phút) → xả dịch + Giặt nƣớc cất (500
C - 20 phút) → Xả dịch
+ Giặt sạch xả tràn nƣớc cất.
X2 (phút)
50 0C xả dịch,
giặt sau nhuộm
Chất trợ Thuốc nhuộm
200C
X1 (0C)
Tăng 1,5 0C /phút Hạ 1 0
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 44 Khóa 2012 - 2014
Vải sau nhuộm vắt (lực ép 1bar), sau đó sấy khô (1000
C - 2 phút) → Hoàn tất (1700
C - 45 giây)
2.3.2.2 Phƣơng pháp đánh giá cƣờng độ màu, độ đều màu: [16]
Phƣơng pháp đánh giá cƣờng độ màu, độ đều màu đƣợc tiến hành trên thiết bị đo màu Color – eye 3100 (Gretg Machbech) (đã trình bày ở mục 2.3.1.6).
Phƣơng pháp đo quang phổ là phƣơng pháp chính xác nhất và phức tạp nhất bao gồm đo phổ và tính toán số liệu đo. Đo phổ là quá trình thuần vật lý để xác định độ phản xạ theo độ dài bƣớc sóng. Độ phản xạ đƣợc tính theo tỉ lệ ánh sáng phản xạ từ mẫu đo so với mẫu trắng chuẩn. Tập hợp các giá trị độ phản xạ theo độ dài bƣớc sóng có thể biểu diễn thành đƣờng cong phản xạ (hoặc hấp thu) trong vùng ánh sáng thấy đƣợc. Đƣờng cong đó gọi là đƣờng cong phản xạ của một màu. Thông qua độ phản xạ ánh sáng theo độ dài bƣớc sóng, ngƣời ta có thể tính toán đƣợc các tọa độ màu cụ thể trong các không gian màu.
Giá trị độ phản xạ của mẫu trong vùng từ 400 – 700 nm đƣợc xác định bởi máy đo màu. Cƣờng độ màu đƣợc thể hiện bằng chỉ số K/S tính từ giá trị độ phản xạ cực tiểu đo đƣợc theo công thức (1): [16]
(1-R)2 K/S = (1) 2R R: giá trị độ phản xạ K: hệ số hấp thụ của vật liệu S: hệ số khuyết tán – tán xạ
.
Nghành CN Vật liệu Dệt May 45 Khóa 2012 - 2014
Độ đều màu đƣợc tiến hành đánh giá bằng cách đo màu ở 2 vị trí khác nhau trên mẫu vải. Lấy vị trí đo mẫu lần nhất làm chuẩn, máy sẽ cho giá trị DE là giá trị chênh lệch màu giữa 3 vị trí đo. Giá trị DE càng cao thì mẫu càng không đều màu. Gía trị thông thƣờng theo kinh nghiệm làm việc tại Xí nghiệp nhuộm – Tổng công ty 28:
+ DE ≤ 0.3 : mẫu nhuộm đƣợc chấp nhận + DE › 0.3 : mẫu nhuộm không đều màu
Cách khác là quan sát bằng mắt trong điều kiện chuẩn ánh sáng tự nhiên từ 9 – 11h hoặc 14 – 16 h, hƣớng về phía bắc với góc nghiêng 45 O (còn nguồn sáng nhân tạo phải đảm bảo 250 lux) trên toàn bộ mẫu nếu thấy không bị đốm màu, loang màu, không đều màu thì kết luận nhuộm đều màu.
2.3.2.3 Phƣơng pháp đánh giá độ tận trích thuốc nhuộm (độ hấp thụ thuốc nhuộm của vải):
Phƣơng pháp đánh giá độ tận trích thuốc nhuộm đƣợc tiến hành bằng cách đo nồng độ dung dịch nhuộm còn lại sau khi nhuộm trên thiết bị máy quang phổ tử ngoại khả kiến, UV/VIS: (đã trình bày ở mục 2.3.1.5). Nồng độ dung dịch còn lại càng cao có nghĩa là vải càng hấp thụ đƣợc ít thuốc nhuộm và ngƣợc lại