Vải thí nghiệm là vải mộc 100% bông.
Các mẫu thí nghiệm sử dụng là các mẫu nhỏ đƣợc thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Các mẫu thí nghiệm xác định độ tăng khối lƣợng diện tích vải trƣớc và sau khi xử lý kiềm đƣợc cắt theo sơ đồ [Hình 2.2]
Hình 2.2. Sơ đồ cắt mẫu thí nghiệm độ tăng khối lƣợng diện tích vải
Các mẫu thí nghiệm độ co dọc và co ngang của vải đƣợc cắt theo sơ đồ
[Hình 2.3].
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Các mẫu thí nghiệm xác định độ thoát hơi nƣớc vải đƣợc cắt theo sơ đồ
[Hình 2.4].
Hình 2.4. Sơ đồ cắt mẫu thí nghiệm độ thoát hơi nƣớc vải 2.3.2. Phƣơng pháp xử lý kiềm
Mẫu đƣợc để trong tủ điều hòa mẫu [Hình 2.5] của phòng thí nghiệm ở điều kiện chuẩn trong 24h với nhiệt độ 26°C và độ ẩm 65%. Lấy mẫu, cắt và xác định khối lƣợng mẫu (D x R = 10cm x 10cm) trƣớc khi xử lý.
Sau đó, lấy mẫu, xử lý hóa học theo các phƣơng án, cắt và xác định khối lƣợng mẫu (D x R = 10cm x 10cm) sau khi xử lý.
Phương án thay đổi nhiệt độ:
Các mẫu vải bông (cotton) đƣợc xử lý kiềm (mẫu dung dịch NaOH) ở nồng độ: 20%, thời gian: 4 phút.
Các mẫu vải lần lƣợt đƣợc ngâm trong dung dịch NaOH. Nhiệt độ xử lý 5 mẫu thay đổi lần lƣợt là: 20°C, 30°C, 40°C, 50°C, 60°C.
Sau khi quá trình xử lý kiềm kết thúc, mẫu đƣợc giặt sạch, phơi khô trong điều kiện chuẩn rồi để tủ điều hòa mẫu trong 24h và cắt thành các mẫu nhỏ (D x R = 10cm x 10cm), chuẩn bị cho việc xác định các tính chất cơ lý tiếp theo.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2.5. Tủ điều hòa mẫu
Phương án thay đổi thời gian:
Các mẫu vải bông (cotton) đƣợc xử lý kiềm ở nhiệt độ: 30°C, nồng độ: 20%.
Các mẫu vải lần lƣợt đƣợc ngâm trong dung dịch NaOH. Thời gian xử lý 5 mẫu lần lƣợt là: 2 phút, 3 phút, 4 phút, 5 phút, 6 phút.
Sau khi quá trình xử lý kiềm kết thúc, mẫu đƣợc giặt sạch, phơi khô trong điều kiện chuẩn rồi để tủ điều hòa mẫu trong 24h và cắt thành các mẫu nhỏ (D x R = 10cm x 10cm), chuẩn bị cho việc xác định các tính chất cơ lý tiếp theo.
Phương án thay đổi nồng độ:
Các mẫu vải bông (cotton) đƣợc xử lý kiềm ở nhiệt độ: 30°C, thời gian: 5 phút.
Các mẫu vải lần lƣợt đƣợc ngâm trong dung dịch NaOH. Nồng độ xử lý 5 mẫu lần lƣợt là: 10%, 15%, 20%, 25%, 30%.
Sau khi quá trình xử lý kiềm kết thúc, mẫu đƣợc giặt sạch, phơi khô trong điều kiện chuẩn rồi để tủ điều hòa mẫu trong 24h và cắt thành các mẫu
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
nhỏ (D x R = 10cm x 10cm), chuẩn bị cho việc xác định các tính chất cơ lý tiếp theo.
2.3.3. Phƣơng pháp xác định tính chất cơ lý
Xác định khối lƣợng vải theo tiêu chuẩn: TCVN 8042-2009.
Xác định độ co dọc và co ngang của vải theo tiêu chuẩn: ISO 3759/ISO 6330.
Xác định độ thoát hơi nƣớc của vải theo tiêu chuẩn: BS 7209:1990.
2.3.3.1. Phương pháp xác định khối lượng vải
Khối lƣợng vải đƣợc xác định theo tiêu chuẩn: TCVN 8042-2009.
a. Chuẩn bị mẫu thử
Chuẩn bị mẫu thử đã đƣợc điều hòa có diện tích ít nhất là 100cm². Không lấy các mẫu thử ở gần biên vải hoặc cạnh cắt với khoảng cách nhỏ hơn một phần mƣời khổ của mảnh vải.
b. Cách tiến hành
Xác định diện tích của mẫu thử. Đối với các mẫu thử cắt bằng dƣỡng, diện tích của dƣỡng này thƣờng đƣợc xác định. Đối với các mẫu thử khác, tính diện tích bằng phép nhân khổ với chiều dài.
c. Tính toán
Các kích thƣớc và khối lƣợng đƣợc xác định theo hệ SI và đƣợc tính toán theo công thức nhƣ sau:
Khối lƣợng trên mét chiều dài K:
3 W 10 G K LsWs (g/m) (2.1) Trong đó:
K là khối lƣợng của mẫu thử, tính bằng gam W là khổ của vải, tính bằng milimét
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Ls là chiều dài của mẫu thử, tính bằng milimét Ws là khổ của mẫu thử, tính bằng milimét
Kích thƣớc mẫu vải đƣợc cắt ra trƣớc và sau khi xử lý kiềm:
Hình 2.6. Kích thƣớc mẫu vải trƣớc và sau khi xử lý kiềm
Xác định khối lƣợng mẫu vải bằng cân điện tử
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
2.3.3.2. Phương pháp xác độ co dọc và co ngang của vải
Phƣơng pháp định độ co dọc và co ngang của vải theo tiêu chuẩn: ISO 3759/ISO 6330.
a. Chuẩn bị mẫu
Số lƣợng mẫu thử: Số lƣợng mẫu thử độ co bao gồm 4 mẫu.
Kích thƣớc mẫu vải:
Kích thƣớc mẫu vải có dạng hình chữ nhật chiều dài 50cm và chiều rộng 50cm, kích thƣớc và cách chế tạo mẫu đƣợc chọn theo từng loại vải dệt thoi.
Đặt mẫu nghỉ trên bàn ở chế độ tự do trong vòng 4h, các mép song song với nhau.
Kích thƣớc vải dệt thoi: Chiều dài mẫu thử: 50cm Chiều rộng mẫu thử: 50cm
Không sử dụng vải cách biên 5cm.
Đánh dấu 3 điểm cách đều nhau theo chiều dọc của mẫu, lấy 3 điểm đối xứng với 3 điểm vừa đánh dấu và cách nhau 35cm.
Đánh dấu 3 điểm cách đều nhau theo chiều ngang của mẫu, lấy 3 điểm đối xứng với 3 điểm vừa đánh dấu và cách nhau 35cm.
b. Cách tiến hành
Sau khi xử lý kiềm theo thời gian, nồng độ hoặc nhiệt độ yêu cầu, mẫu vải đƣợc sấy khô và đo khoảng cách giữa 3 điểm đối xứng theo chiều dọc và 3 điểm đối xứng theo chiều ngang ở tất cả các mẫu thử.
c. Tính toán kết quả
Tổng hợp kết quả thu đƣợc ở mỗi mẫu thử vào bảng, tính giá trị trung bình, từ đó tính phần trăm độ co ngang và độ co dọc.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Hình 2.8. Kích thƣớc mẫu vải thí nghiệm
2.3.3.3. Phương pháp xác định độ thoát hơi nước của vải
Phƣơng pháp xác định độ thoát hơi nƣớc của vải theo tiêu chuẩn: BS 7209:1990
a. Chuẩn bị mẫu và cách tiến hành
Sau khi mẫu xử lý kiềm, mẫu vải đƣợc giặt, phơi khô, đƣa mẫu vào tủ điều hòa trong 24h với nhiệt độ 26°C và độ ẩm 65% , lấy mẫu vải ra, đặt mẫu lên các cốc mẫu, tiến hành cân khối lƣợng mẫu (cả cốc, cả mẫu) để xác định khối lƣợng. Sau đó, các cốc mẫu này đƣợc đặt vào thiết bị kiểm tra độ thoát hơi nƣớc [Hình 2.9].
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Đậy kín nắp cốc thí nghiệm và vặn chặt bằng dụng cụ vặn chuyên dụng, rồi đặt các cốc mẫu này vào trong bình thủy tinh chân không [Hình 2.10]. Sau 24h, lấy mẫu ra và tiến hành đo khối lƣợng mẫu (cả cốc, cả mẫu) để xác định độ tăng hay giảm khối lƣợng.
Hình 2.10. Bình thủy tinh chân không
b. Tính toán:
Công thức tính độ thoát hơi nƣớc của vải: (2.2) Trong đó:
Wvp: Độ thoát hơi nƣớc của vải (g/m²)
M: Độ giảm khối lƣợng vải trong thời gian xử lý t: Thời gian giữa 2 lần đo
A: Diện tích mẫu vải thí nghiệm Diện tích mẫu vải đƣợc xác định theo công thức:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
(2.3)
Trong đó:
π = 3,14
d: Đƣờng kính miệng cốc thử, d = 55 mm
2.4. PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
Để xử lý số liệu thực nghiệm, tác giả sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2010.
Các đại lƣợng liên quan đƣợc xác định và tính toán bằng thống kê: Xác định giá trị trung bình.
Sử dụng công cụ Insert/Charts trên Excel vẽ các đồ thị (Đồ thị dạng Line, Column, Scatter).
Đồ thị dạng Scatter đƣợc sử dụng cùng với công cụ Solver, Regression để giải bài toán hồi quy tìm mối quan hệ tƣơng tác giữa các biến giải thích và lập dự báo tuyến tính bằng các hàm khuynh hƣớng (trendline). Lập đƣờng cong dùng phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu: Để lập một đƣờng cong cho một dữ liệu bằng Excel ta chỉ cần nhập dữ liệu vào một bảng tính, vẽ đồ thị dữ liệu theo một cách thức bình thƣờng rồi tạo một đƣờng xu hƣớng (trendline) ngang qua dữ liệu. Phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu sẽ tự động áp dụng cho tập dữ liệu và kết quả đƣợc hiển thị cả dƣới dạng đồ họa lẫn dƣới dạng hàm giải tích.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
KẾT LUẬN CHƢƠNG II
Chƣơng 2 trình bày các đối tƣợng nghiên cứu của luận văn là vải dệt thoi, vân điểm, nguyên liệu vải 100% bông (cotton).
Luận văn khảo sát và nghiên cứu thực nghiệm xác định các đặc trƣng cơ lý của vải 100% bông sau khi đƣợc xử lý kiềm, bao gồm:
Nghiên cứu xác định độ tăng khối lƣợng diện tích vải 100% bông.
Nghiên cứu xác độ co dọc và co ngang vải 100% bông.
Nghiên cứu xác định độ thoát hơi nƣớc của vải 100% bông.
Các đặc trƣng cơ lý của vải 100% bông đƣợc xác định theo các tiêu chuẩn TCVN và tiêu chuẩn Anh.
Phƣơng pháp xác định khối lƣợng theo tiêu chuẩn TCVN 8042-2009.
Phƣơng pháp xác định độ độ co dọc và co ngang theo tiêu chuẩn ISO 3759 / ISO 6330.
Phƣơng pháp xác định độ thoát hơi nƣớc của vải theo tiêu chuẩn BS 7209:1990.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
CHƢƠNG III
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
Kết quả nghiên cứu của luận văn bao gồm:
Kết quả xác định độ thay đổi khối lƣợng diện tích vải 100% bông.
Kết quả xác định độ co dọc và co ngang của vải 100% bông.
Kết quả xác định độ thoát hơi nƣớc của vải 100% bông.
Các nghiên cứu thực hiện trên 3 phƣơng án xử lý kiềm: Nhiệt độ xử lý, nồng độ xử lý và thời gian xử lý.
3.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỘ THAY ĐỔI KHỐI LƢỢNG DIỆN TÍCH CỦA VẢI BÔNG TÍCH CỦA VẢI BÔNG
Độ thay đổi khối lƣợng diện tích vải đƣợc thực hiện theo 3 phƣơng án:
Phƣơng án thay đổi nhiệt độ (Nồng độ và thời gian xử lý không đổi)
Chế độ xử lý kiềm
Nhiệt độ xử lý: 20°C, 30°C, 40°C, 50°C, 60°C. Nồng độ xử lý: 20%.
Thời gian xử lý: 4 phút.
Phƣơng án thay đổi nồng độ (Nhiệt độ và thời gian xử lý không đổi)
Chế độ xử lý kiềm
Nồng độ xử lý: 10%, 15%, 20%, 25%, 30%. Nhiệt độ xử lý: 30°C.
Thời gian xử lý: 5 phút.
Phƣơng án thay đổi thời gian (Nhiệt độ và nồng độ không đổi)
Chế độ xử lý kiềm
Thời gian xử lý: 2 phút, 3 phút, 4 phút, 5 phút, 6 phút. Nhiệt độ xử lý: 30°C.
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Để tiến hành thí nghiệm đo độ thay đổi khối lƣợng diện tích vải 100% bông, vải trƣớc và sau khi xử lý kiềm (với các phƣơng án nêu trên) đƣợc để vào tủ điều hòa (t = 24 - 26°C, W = 65%) trong thời gian 24h, sau đó đƣợc cắt thành các mẫu thí nghiệm nhỏ, có chiều D x R = 10 x 10 cm, rồi đem cân, ghi lại trọng lƣợng thực tế vào bảng thống kê.
Khối lƣợng diện tích mẫu vải trƣớc xử lý kiềm (W1) là khối lƣợng mẫu vải đƣợc cắt từ mảnh vải chƣa xử lý kiềm.
Khối lƣợng diện tích mẫu vải sau xử lý kiềm (W2) là khối lƣợng mẫu vải đƣợc cắt từ mảnh vải sau xử lý kiềm.
Vải sau xử lý kiềm bị co dọc và co ngang, dẫn đến tăng mật độ sợi dọc và mật độ sợi ngang, do đó làm tăng khối lƣợng diện tích vải. Độ tăng khối lƣợng diện tích vải sau xử lý kiềm đƣợc xác định theo công thức:
2 1 1 W W 100% G W (3.1) Trong đó:
G: Độ tăng khối lƣợng diện tích vải (%) W1: Khối lƣợng vải trƣớc xử lý kiềm (g) W2: Khối lƣợng vải sau xử lý kiềm (g)
3.1.1. Phƣơng án thay đổi nhiệt độ xử lý
Phƣơng án thay đổi nhiệt độ (Nồng độ và thời gian xử lý không đổi)
Nhiệt độ xử lý: 20°C, 30°C, 40°C, 50°C, 60°C.
Nồng độ xử lý: 20%.
Thời gian xử lý: 4 phút.
Khối lƣợng diện tích vải 100% bông (g) trƣớc khi xử lý kiềm đƣợc thể hiện qua [Bảng 3.1]:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Bảng 3.1. Khối lƣợng diện tích mẫu vải 100% bông trƣớc khi xử lý kiềm
Phƣơng án thử Mẫu thử (g) TB 1 2 3 4 5 I 1,95 1,95 1,92 1,93 1,96 1,94 II 1,94 1,97 1,92 1,96 1,96 1,95 III 1,96 1,89 1,99 1,95 1,98 1,95 IV 1,99 1,94 1,97 1,99 1,94 1,97 IV 2,03 1,92 1,91 1,90 1,92 1,94
Khối lƣợng diện tích mẫu vải 100% bông (g) sau khi xử lý kiềm đƣợc thể hiện qua [Bảng 3.2]:
Bảng 3.2. Khối lƣợng diện tích mẫu vải 100% bông sau khi xử lý kiềm
Phƣơng án thử Mẫu thử (g) TB 1 2 3 4 5 20°C(I) 2,00 1,99 1,98 2,01 1,97 1,99 30°C(II) 2,03 2,02 1,99 2,01 2,00 2,01 40°C(III) 2,03 2,01 2,09 2,00 2,09 2,04 50°C(IV) 2,12 2,11 2,10 2,12 2,15 2,12 60°C(V) 2,21 2,15 2,16 2,17 2,22 2,18
Dựa trên kết quả cân khối lƣợng vải trƣớc và sau khi xử lý, độ tăng khối lƣợng các mẫu vải đƣợc tính theo (3.1) và kết quả đƣợc thể hiện qua [Bảng 3.3]:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Bảng 3.3 Độ tăng khối lƣợng diện tích mẫu vải 100% bông khi nhiệt độ xử lý kiềm thay đổi
Phƣơng án thử 20 oC 30 oC 40 oC 50 oC 60 oC Độ tăng khối lƣợng (%) 2,47 3,08 4,61 7,83 12,71
Từ [Bảng 3.3], độ tăng khối lƣợng diện tích mẫu vải 100% bông theo phƣơng án thay đổi nhiệt độ xử lý kiềm đƣợc biểu diễn trên [Hình 3.1]:
Hình 3.1. Độ tăng khối lƣợng diện tích vải 100% bông khi nhiệt độ xử lý kiềm thay đổi
Nhận xét:
Mối quan hệ giữa độ tăng khối lƣợng diện tích mẫu vải và nhiệt độ xử lý mẫu vải đƣợc thể hiện qua phƣơng trình hồi quy và hệ số tƣơng quan R nhƣ sau:
Phƣơng trình hồi quy: Y = 0,0073X2
– 0,3326X + 6,283 Hệ số tƣơng quan: R2 = 0,9991
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Trong đó: X: Nhiệt độ xử lý mẫu vải (0°C)
Y: Độ tăng khối lƣợng diện tích mẫu vải (%)
Từ phƣơng trình hồi quy thực nghiệm cho thấy: độ tăng khối lƣợng diện tích mẫu vải là hàm số bậc 2, khi tăng nhiệt độ xử lý thì khối lƣợng vải tăng dần.
Qua quan sát [Hình 3.1], ta nhận thấy: Vải dệt thoi 100% bông chịu ảnh hƣởng của nhiệt độ xử lý. Khi nhiệt độ xử lý tăng lên thì tỷ lệ tăng khối lƣợng diện tích (%) của mẫu vải 100% bông càng lớn. Khi nhiệt độ càng cao, độ tăng khối lƣợng diện tích của vải 100% bông tăng càng mạnh. Cụ thể: Ở nhiệt độ 200C, độ tăng khối lƣợng diện tích của mẫu vải là 2,47%, ở nhiệt độ 300
C độ tăng khối lƣợng diện tích của mẫu vải là 3,08%, tăng gấp 1,25 lần so với vải xử lý ở nhiệt độ 200C; ở nhiệt độ 400C độ tăng khối lƣợng diện tích của mẫu vải là 4,61 %, tăng gấp 1,87 lần so với vải xử lý ở nhiệt độ 200C; ở nhiệt độ 500C độ tăng khối lƣợng diện tích của mẫu vải là 7,83 %, tăng gấp 3,17 lần so với vải xử lý ở nhiệt độ 200C; ở nhiệt độ 600C độ tăng khối lƣợng diện tích của mẫu vải là 12,71%, tăng gấp 5,15 lần so với vải xử lý ở nhiệt độ 200C.
3.1.2. Phƣơng án thay đổi nồng độ xử lý
Phƣơng án thay đổi nồng độ (Nhiệt độ và thời gian xử lý không đổi)
Nồng độ xử lý: 10%, 15%, 20%, 25%, 30%.
Nhiệt độ xử lý: 30°C.
Thời gian xử lý: 5 phút.
Khối lƣợng diện tích mẫu vải 100% bông (g) trƣớc khi xử lý kiềm đƣợc thể hiện qua [Bảng 3.4]:
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
Bảng 3.4. Khối lƣợng diện tích mẫu vải 100% bông trƣớc khi xử lý kiềm