Ngày nay nhu cầu sử dụng vải visco ngày càng tăng do xơ visco có nguồn gốc thiên nhiên, giá thành hợp lý và tính tiện nghi sử dụng, thoải mái khi mặc của loại vải này. Tuy nhiên, một số vấn đề như tính không ổn định cấu trúc vải, sổ lông, hiệu ứng màu sắc không đồng đều sau khi nhuộm và in vẫn có thể xảy ra trong quá trình sản xuât vải visco. Do đó trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra giải pháp cho những hạn chế của vải visco.
Bahtiyari.M.I và các cộng sự đã nghiên cứu về xử lý kiềm vải visco [7]. Các thí nghiệm được thực hiện trên vải dệt kim, kiểu dệt single. Nghiên cứu nhận định việc xử lý kiềm cho vải visco là rất cần thiết. Sau khi xử lý kiềm, bề mặt vải trở lên mượt mà, mềm mịn, giảm hiện tượng sờn vải. Những tác dụng này được thể hiện trong hình 1.9 và hình 1.10.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Hình 1.10: Vải visco được nhuộm sau khi xử lý kiềm
Nghiên cứu cho thấy trong quá trình tiền xử lý vải visco sử dụng NaOH (nồng độ 70,7g/l, ở 350C, trong 15 phút) sẽ làm tăng mật độ tinh thể trong cấu trúc xơ visco, điều này đã được kiểm tra trên máy quang phổ hồng ngoại như hình 1.11.
Hình 1.11: Quang phổ hồng ngoại củ xơ visco chư xử lý kiềm ( ) và đã qu xử lý kiềm(b)
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Kết quả thí nghiệm cho thấy vải visco rất nhạy cảm với các quá trình xử lý hóa chất, quá trình xử lý kiềm cũng làm tăng độ ổn định sợi và hiệu quả màu sắc trong quá trình in, nhuộm vải với thuốc nhuộm hoạt tính.
Christian B. Schimper, Constanta Ibanescu và Thomas Bechtol đã nghiên cứu về ảnh hưởng của việc tiền xử lý kiềm đối với sự thủy phân của các xơ xenlulo tái sinh [8]. Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã tiến hành tiền xử lý vải visco với dung dịch amoniac và kiềm loãng trong những điều kiện khác nhau về nồng độ, thời gian và phương pháp sấy khô. Kết quả thí nghiệm cho thấy hoạt động của các enzym xúc tác đã tăng lên tuy nhiên thời gian xử lý kiềm ngắn đã làm giảm sức căng bề mặt xơ. Điều kiện sấy khô (độ ẩm, nhiệt độ buồng sấy) có ảnh hưởng lớn đến tốc độ thủy phân, mối liên hệ giữa tốc độ suy giảm protein trong dung dịch và sự thay đổi khả năng thấm hút của xơ được thiết lập. Sau 4h thủy phân bằng enzym, trọng lượng xơ bị giảm 80%.
Özlenen Erdem Ismal đã nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình xử lý kiềm, giặt và sấy khô tới độ co và tính ổn định kích thước của vải visco [11]. Tác giả đi sâu nghiên cứu về ảnh hưởng của của quá trình tiền xử lý và xử lý hoàn tất tới các đặc tính của vải visco. Ảnh hưởng của kiềm, giặt liên tục hoặc không liên tục và sấy đối lưu được đánh giá về các mặt ổn định kích thước, độ trắng, tăng khả năng chống nhàu và độ bền đứt. Tăng khả năng chống nhàu được áp dụng để làm tăng tính chống nhàu và khử co giặt. Kết quả nghiên cứu được đánh giá bằng phương pháp phân tích thống kê nhằm chỉ ra xu hướng của mối quan hệ giữa các tính chất vải visco với phương pháp tiền xử lý và xử lý hoàn tất.
Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm được thực hiện trên vải mộc visco 100% với trọng lượng 145 g/m2; chi số (Ne) 20/20; mật độ sợi dọc 25 sợi/cm; mật độ sợi ngang 20 sợi/cm, khổ vải 102cm.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Các thử nghiệm được thực hiện lặp lại ba lần ở điều kiện nhà máy. Vải visco được xử lý sơ bộ theo quy trình như sau:
o Giặt trong thùng chứa 2g/l xút, 1g/l chất làm ẩm với tỷ lệ 1/7 dưới vòi nước chảy ở nhiệt độ 700
C trong 60 phút.
o Giặt ở 800C trong 15 phút, trung hòa với 0,5g/l axit acetic ở 300C trong 10 phút, giũ lạnh trong 10 phút.
o Sấy vải bằng máy văng sấy ở 1200C.
o Vải được chia thành 2 phần và áp dụng quy trình xử lý kiềm trên 1 phần vải. Quy trình kiềm hóa được thực hiện trên máy giặt liên tục với dung dịch natri hydroxit (62,5g/l) trong lần giặt đầu tiên ở nhiệt độ 300C. Thời gian xử lý vải với dung dịch kiềm là 20 giây.
o Các phần vải được in bằng thuốc nhuộm hoạt tính. Sau đó chúng được hấp và chia làm 4 phần. Một phần vải có kiềm được giặt bằng máy giặt cửa ngang sau đó sấy tiếp xúc điều chỉnh sức căng vải nhỏ ở nhiệt độ 1200C. Phần vải có kiềm còn lại được giặt bằng máy xả tràn và sấy khô trong máy văng sấy bằng phương pháp đối lưu ở nhiệt độ 1200
C. Những cách giặt khác nhau và chu kỳ sấy được lặp lại tương tự đối với vải không có kiềm.
Kết quả nghiên cứu thu được như sau: Quá trình xử lý hoàn tất chống nhăn đã làm tăng khả năng phục hồi nếp gấp và độ ổn định giặt của vải. Tuy nhiên sự ổn định chiều đặc biệt là chiều dọc chưa thỏa đáng và nó cần được hỗ trợ bởi quá trình kiềm hóa. Từ đó có thể cải thiện khả năng chống nhàu và tính ổn định chiều mà không ảnh hưởng nhiều tới độ bền của vải. Vải giảm hiện tượng co khi giặt và tăng tính ổn định do vậy giảm bớt tỷ lệ hao hụt chiều dài vải trong quá trình xử lý khử co. Điều đó có nghĩa là tiết kiệm chi phí hơn kể cả trong quá trình cắt may.
Trong điều kiện thực hiện của nghiên cứu này, các phương pháp xử lý không thể hiện sự khác biệt đáng kể ngoại trừ độ bền kéo và khả năng phục
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
hồi nếp gấp ở sợi dọc. Quá trình không liên tục (xả tràn và sấy đối lưu) làm giảm độ bền đứt trong khi quá trình liên tục (giặt liên tục và sấy tiếp xúc) làm giảm khả năng chống nhàu. Quá trình xử lý kiềm không ảnh hưởng đáng kể đến độ bền kéo so với các giá trị ban đầu. Tuy nhiên có sự khác biệt giữa quá trình xử lý kiềm liên tục và không liên tục. Quá trình xử lý kiềm liên tục khiến vải phải chịu tác dụng của lực ma sát nhiều hơn khiến cho vải bị làm suy yếu và giảm độ bền kéo nhiều hơn. Nghiên cứu đã tìm ra ý nghĩa thống kê mang tính tiêu cực trong mối tương quan giữa khả năng kháng nhàu, độ co giặt và độ bền đứt. Khả năng kháng nhàu càng tăng thì độ co giặt càng thấp có nghĩa là xử lý kháng nhàu có ảnh hưởng tích cực đến sự ổn định chiều của vải. Tuy nhiên nghiên cứu chưa thiết lập được mối quan hệ có ý nghĩa tương quan giữa độ co giặt và độ bền đứt sau khi xử lý kiềm.
Poongodi Tamilselvam, nghiên cứu phân tích những thay đổi về cấu trúc và tính năng hấp phụ thuốc nhuộm của xơ xenlulo tái sinh [12]. Trong nghiên cứu này, Poongodi Tamilselvam đã cho thấy tác động của xử lý kiềm và kéo căng vải là một quá trình quan trọng được áp dụng cho xơ xenlulo nhằm làm nâng cao các tính chất như ổn định thước, độ bóng và hấp phụ thuốc nhuộm.
Tác giả cho rằng, các quá trình sản xuất khác nhau trong những điều kiện sản xuất khác nhau đã tạo ra sự khác biệt về cấu trúc của các loại xơ xenlulo tái sinh mặc dù vẫn có sự tương đồng về thành phần hóa học. Trong quá trình xử lý kiềm, nồng độ dung dịch kiềm càng đậm đặc thì khối lượng xơ càng giảm.
Modul đàn hồi của xơ xenlulo tái sinh tăng cùng với biến dạng dẻo. Việc sử dụng kiềm NaOH trong tiền xử lý vải visco đảm bảo lợi ích lớn liên quan đến hiệu suất màu trong quá trình nhuộm với thuốc nhuộm có hàm lượng thấp.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Trong nghiên cứu này, 4 loại xơ xenlulo tái sinh là visco, modal, lyocell và xơ tre được lựa chọn làm đối tượng nghiên cứu thí nghiệm xử lý với kiềm NaOH 4%. Tác giả đã tiến hành so sánh thuộc tính của các loại sợi xenlulo tái sinh đã qua xử lý kiềm và kéo dài. Kết quả thí nghiệm cho thấy cả 4 loại xơ đều bị giảm độ bền, tỷ lệ co từ 17 đến 18%. Khả năng hấp phụ thuốc nhuộm và đặc tính cơ học đều tăng lên đáng kể sau khi các loại xơ xenlulo tái sinh được xử lý kiềm và kéo căng. Tuy nhiên việc kéo căng vải ngay sau khi xử lý kiềm làm giảm độ bền của xơ tre tới 18%, xơ modal giảm 19%, xơ lyocell giảm 12%, xơ visco giảm 34%.
Sau khi được xử lý kiềm và kéo căng, các xơ xenlulo tái sinh được kiểm tra và so sánh độ bền được biểu diễn như hình 1.12.
Hình 1.12: So s nh độ bền của 4 loại xơ s u xử lý kiềm và kéo giãn
X. Colom và F. Carrillo, nghiên cứu về sự thay đổi cấu trúc tinh thể trong xơ lyocell và các loại xơ visco bằng việc xử lý kiềm [15]. Mục đích của
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
nghiên cứu là những thay đổi khác biệt về độ kết tinh và cấu trúc phân tử của ba loại xơ xenlulo tái sinh (lyocel, modal và visco) xảy ra trong quá trình xử lý kiềm với các nồng độ dung dịch khác nhau. Báo cáo cho thấy, xử lý kiềm là một trong những phương pháp xử lý quan trọng nhất được thực hiện đối với các loại xơ xenlulo nhằm cải thiện các đặc tính của xơ như ổn định kích thước, độ bền kéo và độ bóng.
Yohji Yamamoto, nghiên cứu về xơ visco và đưa ra các khuyến nghị cho quá trình tiền xử lý, nhuộm và hoàn tất vải visco [16]. Nghiên cứu cho thấy xơ visco có độ bền đứt thấp hơn so với xơ bông và xơ modal cả khi khô và trong môi trường ướt.
Tác giả cho rằng trong môi trường nước, visco có xu hướng trương nở mạnh hơn nhiều so với xơ modal và xơ bông. Quá trình trương nở trong môi trường nước của xơ visco xảy ra rất nhanh và gần như hoàn toàn sau 10 giây. Vải trở nên cứng hơn khi ướt do sự trương nở của các xơ. Quá trình xử lý kiềm làm thay đổi bề mặt xơ visco, cho phép xơ ngấm thuốc nhuộm nhanh hơn, có thể làm tăng năng suất nhuộm lên đến 50%.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Xơ visco có độ giãn đứt cao hơn so với xơ bông và xơ modal cả khi khô và ướt.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
KẾT LUẬN CHƢƠNG I
Xơ visco thuộc loại xơ nhân tạo thường còn được gọi là "xơ tái sinh”. Nguyên liệu chính để sản xuất xơ visco là xenlulo tái sinh chủ yếu từ bột gỗ hòa tan trong dung môi thích hợp, sau đó chuyển đổi thành các sợi dài liên tục.
Vải visco sáng bóng, có khả năng hút ẩm cao, có tính vệ sinh, mềm mịn, tiện nghi, chống tĩnh điện, dễ nhuộm màu, độ rủ tốt, giá thành rẻ,…Tuy nhiên, vải mộc 100% visco khi chưa qua xử lý có nhiều nhược điểm như: dễ bị co, dễ bị biến dạng, dễ bị sổ lông và bám bẩn làm giảm mỹ quan của sản phẩm.
Xơ visco rất nhạy cảm trong suốt quá trình xử lý kiềm. Kiềm có tác dụng làm phá hủy các tạp chất thiên nhiên của xenlulo, biến chúng thành các chất dễ tan đồng thời phá hủy các phần tinh bột (nếu có) còn sót lại sau khi rũ hồ. Do vậy, nghiên cứu thực nghiệm xử lý kiềm xơ visco nhằm mục đích xác định mức độ tác dụng của kiềm đến sự thay đổi tính chất cơ lý của vải visco sau khi xử lý hóa học.
Trong chương I, tác giả đã đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu về các nội dung sau:
Tổng quan về xơ visco: lịch sử hình thành và phát triển xơ visco, cấu trúc- công thức hóa học, phân loại, tính chất cơ lý- hóa học, quy trình sản xuất, ứng dụng của xơ- vải visco.
Khảo cứu các tài liệu, công trình nghiên cứu khoa học về xơ visco và xử lý kiềm vải visco làm cơ sở cho phương pháp xử lý thực nghiệm vải visco được đề cập tới trong chương 2 của luận văn.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
CHƢƠNG II
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG & PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn:
Vải mộc 100% visco dệt thoi kiểu dệt vân điểm 1/1 (hình 2.1) do Công ty cổ phần dệt Nam Định sản xuất. Các thông số kỹ thuật của vải được trình bày trên bảng 2.1.
Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật mẫu vải thí nghiệm 100% visco
Mã vải Thông số (sợi/cm) Mật độ Chi số (Ne) Kiểu dệt Nguyên liệu Khổ (m) Khối lƣợng (g/m2) 3068 Sợi dọc 68 30/1 Vân điểm 1/1 100% visco 1,6 185 Sợi ngang 68 30/1
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
2.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm 2 phần: - Nghiên cứu xử lý kiềm
- Xác định một số tính chất cơ lý của vải visco sau xử lý kiềm.
2.2.1. Xử lý kiềm vải visco
Vải visco được xử lý kiềm theo 3 phương án công nghệ:
Phương án thay đổi nhiệt độ (nồng độ và thời gian xử lý không đổi), các thông số công nghệ xử lý như sau:
Nhiệt độ xử lý: 200C, 300C, 400C, 500C, 600C. Nồng độ xử lý: 15%
Thời gian xử lý: 4 phút.
Phương án thay đổi thời gian (nhiệt độ và nồng độ không đổi), các thông số công nghệ xử lý như sau:
Thời gian xử lý: 2 phút, 3 phút, 4 phút, 5 phút, 6 phút. Nồng độ xử lý: 15%
Nhiệt độ xử lý: 500C.
Phương án thay đổi nồng độ (nhiệt độ và thời gian xử lý không đổi), các thông số công nghệ xử lý như sau:
Nồng độ xử lý: 5%, 10%, 15%, 20%, 25%. Nhiệt độ xử lý: 400C
Thời gian xử lý: 4 phút
2.2.2. Xác định các tính chất cơ lý vải visco sau xử lý kiềm
- Nghiên cứu xác định độ giảm khối lượng của vải 100% visco.
- Nghiên cứu xác định độ bền kéo đứt của vải 100% visco theo chiều dọc và theo chiều ngang của vải.
- Nghiên cứu xác định độ giãn đứt của vải 100% visco theo chiều dọc và theo chiều ngang của vải.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu khảo cứu các tài liệu khoa học về xơ visco và xử lý kiềm vải visco.
- Nghiên cứu thực nghiệm các chế độ xử lý kiềm. - Xác định tính chất cơ lý của vải theo tiêu chuẩn
- Sử dụng Excel 2010 để xử lý số liệu và xác định phương trình hồi quy thực nghiệm.
2.3.1. Phƣơng pháp chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Vải thí nghiệm là vải mộc đã được giũ hồ và giặt sạch.
Các mẫu thí nghiệm sử dụng là các mẫu nhỏ được thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Không lấy các mẫu thử ở gần biên vải hoặc cạnh cắt với khoảng cách nhỏ hơn một phần mười khổ của mảnh vải.
Đánh đấu, ký hiệu mẫu trước khi xử lý
Số lượng mẫu vải thí nghiệm cần chuẩn bị thể hiện trong bảng 2.2
Bảng 2.2: Số lượng mẫu vải visco cần chuẩn bị
Mẫu thí nghiệm Phương án thí nghiệm Tổng số lượng mẫu Thay đổi nhiệt độ Thay đổi thời gian Thay đổi nồng độ
Độ giảm khối lượng vải 25 25 25 75
Độ bền kéo giãn 50 50 50 150
Tổng số lượng mẫu 75 75 75 225
2.3.2. Phƣơng pháp xử lý kiềm
Tiến hành thí nghiệm theo trình tự các bước công việc như sau:
Bước 1: Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
Bước 2: Đặt mẫu thí nghiệm vào tủ điều hòa (hình 2.2) trong 24 giờ ở điều