Để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ của quá trình nhúng nhựa (Lực ép, nhiệt độ sấy, thời gian sấy, nồng độ chất khởi đầu) đến các tính chất cơ lý của vải dệt xoắn luận văn đã sử dụng phần mềm toán học Design- Expert v 7.1.5 để thiết kế thí nghiệm, thiết lập phương trình hồi quy thực nghiệm và từ đó xác định các thông số tối ưu vềđộ bền và độ giãn của sản phẩm.
Giới thiệu về phần mềm Design-Expert v 7.1.5 - Mở cửa sổ : Central Composites Design
- Nhập số lượng biến số vào ô Numeric Factor ( từ 2 đến 50 biến)
- Mở mục Option để chọn số lượng thí nghiệm tại tâm (Centrer Points) và nhập hệ số anpha theo thiết kế.
- Nhấn Continue.
- Nhập tiếp số lượng hàm mục tiêu càn nghiên cứu vào mục Responses. - Nhấn Continue.
- Nhập số liệu vào bảng kế hoạch thí nghiệm. - Phân tích số liệu (Analysis).
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 60 Hình 2.4: hiển thị màn hình nhập số liệu và sử lý số liệu của phần mềm Design-Expert v 7.1.5
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 61 2.4 Kết luận chương II
1. Để xử lý nhúng nhựa cho vải lưới dệt xoắn polyeste 100%, đề tài đã lựa chọn kỹ thuật ngấm ép một giai đoạn.
2. Đề tài đã sử dụng các phương pháp đánh giá theo các tiêu chuẩn Việt Nam về các tính chất cơ lý của vải sau khi nhúng nhựa.
3. Để tìm ra các thông số công nghệ tối ưu cho quá trình nhúng nhựa, đề
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 62 Ch−¬ng 3: KÕt qu¶ vµ bµn luËn 3.1 Các kết quả thực nghiệm 3.3.1 Kết quả đánh giá các tính chất cơ lý của vải lưới nhúng nhựa: 3.3.1.1 Kết quả đánh giá độ bền kéo đứt.
Bảng 3.1. Kết quảđánh giá độ bền kéo đứt của các mẫu thí nghiệm
Mẫu vải Pd(N) Nsd(sợi) (sMợậi/10cm)t độ sợi Pds(N) 1 495.3 18 36 13.76 2 403.3 18 36 11.20 3 387.5 18 36 10.76 4 259.8 18 36 7.22 5 461.8 18 36 12.83 6 398.3 18 36 11.06 7 394.5 18 36 10.96 8 320.6 18 36 8.91 9 445.5 18 36 12.38 10 349.5 18 36 9.71 11 398 18 36 11.06 12 298.8 18 36 8.30 13 420 18 36 11.67 14 387.5 18 36 10.76 15 401.3 18 36 11.15 16 379.3 18 36 10.54 17 450 18 36 12.50 18 362.8 18 36 10.08 19 329.3 18 36 9.15 20 429 18 36 11.92 21 387.5 18 36 10.76
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 63
Trong đó:
* Pd: Độ bền kéo đứt của băng vải (200mmx50mm). * Nsd: Số sợi dọc trên băng vải dọc (50mm).
* Msn: Số sợi ngang trên băng vải ngang (50mm). * Pds: Độ bền kéo đứt của một sợi.
3.3.1.2 Kết quả đánh giá độ giãn đứt.
Bảng 3.2. Kết quảđánh giá độ giãn đứt của các mẫu thí nghiệm
Mẫu vải Độ giãn (mm) Độ giãn(%) 1 51.96 25.98 2 48.15 24.08 3 59.83 29.92 4 47.42 23.71 5 59.16 29.58 6 43.82 21.91 7 44.13 22.07 8 52.23 26.12 9 55.34 27.67 10 44.34 22.17 11 43.82 21.91 12 43.72 21.86 13 42.26 21.13 14 59.83 29.92 15 42.63 21.32 16 47.52 23.76 17 50.25 25.13 18 39.98 19.99 19 59.58 29.79 20 40.26 20.13 21 59.83 29.92
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 64
Trong đó:
Độ giãn của vải được tính theo công thức: Độ giãn (mm)
Độ giãn = x 100 (%) 200
3.2 Bàn luận kết quả thực nghiệm
a. Nhập các kết quả thực nghiệm
Từ kết quả nhận được, dùng phần mềm Design – Expert v 7.1.5 xử lý số liệu ta sẽ có các kết quả như sau:
- Nhập số liệu vào phần mềm:
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 65 Trên màn hình nhập số liệu sẽ hướng dẫn cách nhập số liệu thí nghiệm theo mô hình Box – Wilson. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi nhập xong số liệu, máy sẽ cho ta biến nên chọn tính hàm mục tiêu theo hàm nào thì đạt được hệ số tương quan cao nhất.
Sau khi đã chọn xong dạng đường phương trình hồi quy, cho máy phân tích, từ đó ra phương trình ảnh hưởng của các biến đến giá trị hàm mục tiêu:
Hình 3.2: Phương trình hồi quy về độ bền đứt của vải được tính toán trên phần mềm
Từ đó ta xác định được phương trình xác định độ bền của vải dệt lưới sau khi nhúng nhựa như sau: Y0 = 1366,23184 – 2954,43190xX1 + 30,6275xX2 – 100,27441xX3 -20,61221 xX4 + 292.36929xX12 – 0,88623xX22 + 0.60152xX42 + 52.56480xX1xX2 [3.1] Trong đó: X1: là biến số thể hiện sự thay đổi về mức ép. X : là biến số thể hiện sự thay đổi về nhiệt độ
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 66 X3: là biến số thể hiện sự thay đổi của nồng độ.
X4: là biến thể hiện sự thay đổi của thời gian.
Từ phương trình trên ta có một số nhận xét như sau:
- Hệ số của X1 lớn hơn nhiều so với hệ số của X2, X3 và X4 đồng thời hệ số của X12 lớn hơn hệ số của X22 và X32, điều này có nghĩa là độ ảnh hưởng của mức ép là lớn nhất.
- Hệ số của X22 lớn hơn hệ số của X42 và hệ số của X2 cũng lớn hơn hệ số của X4, có nghĩa là mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ lớn hơn mức độ ảnh hưởng của thời gian. - Hệ số của X3 2 lớn hơn hệ số của X22 và hệ số của X3 cũng lớn hơn hệ số của X2, có nghĩa là mức độ ảnh hưởng của nồng độ lớn hơn mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ. - Hệ số của biến số trong phương trình thể hiện X1, X3, X4 là âm chứng tỏ càng giảm lực ép, nồng độ, thơig gian thì độ bền của mẫu vải càng tăng. X2 là dương chứng tỏ càng tăng nhiệt độ thì độ bền của mẫu vải tăng. Các kết quả trên có thể được giải thích như sau:
- Khi mức ép thay đổi, thì tỷ lệ hoá chất trên vải sẽ thay đổi, có nghĩa là, với các mức ép lớn (áp lực nhỏ), tỷ lệ dung dịch trên vải lớn, nên khối lượng hoá chất trên vải lớn, cơ hội cho hoá chất liên kết với vải sẽ lớn.
- Nhựa polyeste không no có thể liên kết với vải dệt lưới polyeste bằng các liên kết cơ học, hoặc bằng các liên kết hoá học, liên kết cơ học là do quá trình ép và sấy, liên kết hoá học là do bản chất hoá học của các chất.
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 67
Hình 3.3: Phương trình hồi quy về độ giãn đứt của vải được tính toán trên phần mềm
Từ đó ta xác định được phương trình xác định hàm lượng chất BPB có trên vải là: Y0 = 209,89611 – 146,17527xX1 – 3,99966xX2 – 59,57272xX3 + 0,87162xX4 + 3,33996xX1xX2 + 10,45000xX1xX3 – 0,83627xX1 xX4 +0,64150xX2xX3 - 0.010150xX2 xX4 + 0,88250xX3xX4 [3.2] Trong đó: X1: là biến số thể hiện sự thay đổi về mức ép. X2: là biến số thể hiện sự thay đổi về nhiệt độ X3: là biến số thể hiện sự thay đổi của nồng độ. X4: là biến thể hiện sự thay đổi của thời gian.
Từ phương trình trên ta có một số nhận xét như sau:
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 68 - Hệ số của X3 lớn hơn hệ số của X2 và X4, có nghĩa là mức độ ảnh hưởng của nồng độ lớn hơn mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian.
- Hệ số của X2 lớn hơn hệ số của X4, có nghĩa là mức độảnh hưởng của nhiệt độ
lớn hơn mức độảnh hưởng của thời gian. - Các hệ số của các biến số cho ta biết:
X1, X3, X4 là âm chứng tỏ càng giảm lực ép, nồng độ, thời gian thì độ giãn của mẫu vải càng giảm.
X2 là dương chứng tỏ càng tăng nhiệt độ thì độ giãn của mẫu vải tăng. Các kết quả trên có thể được giải thích như sau:
- Khi mức ép thay đổi, thì tỷ lệ hoá chất trên vải sẽ thay đổi, có nghĩa là, với các mức ép lớn ( áp lực nhỏ), tỷ lệ dung dịch trên vải lớn, nên khối lượng hoá chất trên vải lớn, cơ hội cho hoá chất liên kết với vải sẽ lớn.
- Nhựa polyeste không no có thể liên kết với vải dệt lưới bằng các liên kết cơ
học, hoặc bằng các liên kết hoá học, liên kết cơ học là do quá trình ép và sấy nung, liên kết hoá học là do bản chất hoá học của các chất.
c. Lựa chọn thông các thông số tối ưu:
Phần mềm xử lý số liệu, không những đưa ra cho ta được phương trình hồi quy xác định được độ bền và độ giãn của vải dệt lưới sau nhúng nhựa theo các dữ
liệu đầu vào, mà còn đưa ra được các đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa các thông số, cũng như sự ảnh hưởng của các thông số để có thể đạt được kết quả cực đại, quan hệ giữa các yếu tốđầu vào khi muốn giá trị hàm đạt được là lớn nhất.
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 69
Hình 3.4: Đồ thị thể hiện sựảnh hưởng của nhiệt độ và lực ép tới độ bền mẫu vải
Từ đồ thị trên hình 3.4 ta thấy, khi thời gian là 20 phút và nồng độ chất khởi đầu là 1% thì lực ép và nhiệt độ tối ưu trong khoảng:
- Nhiệt độ: Từ 450C đến 47,50C - Lực ép: Từ 1 bar đến 1,13 bar. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.5: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ và lực ép tới độ giãn của vải
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 70 Từ đồ thị trên hình 3.5 ta thấy, khi thời gian là 20 phút và nồng độ chất khởi đầu là 1% thì lực ép và nhiệt độ tối ưu trong khoảng:
- Nhiệt độ: Từ 450C đến 47,50C - Lực ép: Từ 1 bar đến 1,13 bar.
Hình 3.6: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của nồng độ và lực ép tới độ giãn mẫu vải
Từ đồ thị trên hình 3.6 ta thấy, khi thời gian là 20 phút và nhiệt độ sấy là 45oC thì lực ép và nồng độ tối ưu trong khoảng:
- Nhiệt độ: Từ 1% đến 1.13% - Lực ép: Từ 1 bar đến 1,13 bar.
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 71
Hình 3.7: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của thời gian và lực ép tới độ giãn
Từ đồ thị trên hình 3.7 ta thấy, khi nồng độ là 1% và nhiệt độ sấy là 45oC thì lực ép và thời gian tối ưu trong khoảng:
- Thời gian: Từ 17,5 phút đến 20 phút. - Lực ép: Từ 1 bar đến 1,13 bar.
Hình 3.8: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ tới độ
giãn
Từ đồ thị trên hình 3.8 ta thấy, khi lực ép là 1 bar và thời gian sấy là 20 phút thì nồng độ và nhiệt độ tối ưu trong khoảng:
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 72 - Nồng độ: Từ 1% đến 1,13 %.
Hình 3.9: Đồ thị thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ
giãn
Từ đồ thị trên hình 3.9 ta thấy, khi lực ép là 1 bar và nồng độ chất khởi
đầu là 1% thì thời gian sấy và nhiệt độ tối ưu trong khoảng: - Nhiệt độ: Từ 45oC đến 47,5oC.
- Thời gian sấy: Từ 17,5 phút đến 20 phút.
Hình 3.10: Đồ thị thể hiện sựảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới độ
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 73 Từ đồ thị trên hình 3.10 ta thấy, khi lực ép là 1 bar và nhiệt độ sấy là 45oC thì thời gian sấy và nồng độ tối ưu trong khoảng:
- Nồng độ: Từ 1% đến 1,13%.
- Thời gian sấy: Từ 17,5 phút đến 20 phút.
Từ các kết quả trên, ta có khoảng tối ưu cho 3 thông số đầu vào để có thể đạt
được độ bề và độ giãn trong khoảng tối ưu nhất như sau: - Nhiệt độ: Từ 450C đến 47,50C - Thời gian: Từ 17,5 phút đến20 phút. - Mức ép: Từ 1bar đến 1,13 bar. - Nồng độ: Từ 1% đến 1,13 %.
Như vậy, trong các khoảng thông số này ta có thể chọn ra các thông số đầu vào
để có thể đạt được các tính chất cơ lý tốt nhất cho công nghệ nhúng nhưah cho vải lưới. Chẳng hạn có thể chọn các thông số: - Mức ép: 1,1 bar - Nhiệt độ: 460C - Thời gian: 18 phút. -Nồng độ: 1,1 %
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 74
3.3 Kết luận
Từ các kết quả nhận được ở trên, ta có thểđưa ra một số các kết luận như sau: 1. Để đạt được độ bền cao và độ giãn nhỏ nhất của vải lưới nhúng nhựa, có thể (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thay đổi các thông số công nghệ trong quá trình xử lý trong các khoảng như sau: - Nhiệt độ: Từ 450C đến 47,50C
- Thời gian: Từ 17,5 phút đến20 phút. - Mức ép: Từ 1bar đến 1,13 bar.` - Nồng độ: Từ 1% đến 1,13 %.
2. Khi xử lý nhúng nhựa cho các mẫu vải lưới dệt xoắn , thì các yếu tố công nghệ
sẽảnh hưởng đến độ bền đứt của vải theo phương trình hồi quy như sau:
Y = 1366,23184 – 2954,43190xX1 + 30,6275xX2 – 100,27441xX3 -20,61221 xX4 + 292.36929xX12 – 0,88623xX22 + 0.60152xX42 + 52.56480xX1xX2
- Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến độ giãn của các mẫu vải theo phương trình hồi quy sau:
Y = 209,89611 – 146,17527xX1 – 3,99966xX2 – 59,57272xX3 + 0,87162xX4 + 3,33996xX1xX2 + 10,45000xX1xX3 – 0,83627xX1 xX4 +0,64150xX2xX3 -
0.010150xX2 xX4 + 0,88250xX3xX4
3. Lựa chọn một công nghệ để xử lý nhúng nhựa cho vải dệt lưới như sau: - Mức ép: 1,1 bar
- Nhiệt độ: 460C - Thời gian: 18 phút. - Nồng độ: 1,1 %
- Với công nghệ được sử dụng để xử lý nhúng nhựa cho vải, thì các mẫu vải lưới sau khi nhúng đều có tăng độ bền cơ lý so với ban đầu, các mắt lưới không bị xô lệch.
Luận văn cao học Khóa 2006 -2008 75
Kết luận chung
1. Hiện nay, việc vật liệu dệt ngày càng được ứng dụng sâu rộng trong lĩnh vực kỹ thuật. Đặc biệt, vật liệu dệt được sử dụng rất nhiều trong lĩnh vực xây dựng. 2. Vải lưới nhúng nhựa sử dụng làm cốt pha mềm cho bê tông đang được ứng dụng tại nhiều nước Tây Âu. Đây là một sản phẩm có giá trị ứng dụng cao đối với các hình dáng bê tông đặc biệt.
3. Vải được dệt xoắn để tạo khả năng liên kết cao cho các mắt lưới. Đẻ tăng bề
cho vải và tránh xô lệch các mắt lưới có thể tráng phủ nhựa lên bề mặt lớp vải. Nhựa polyeste không no có tên thương mại là POLYMAL 807 PT(GP), có khả
năng đáp ứng được các yêu cầu.
4. Các thiết bị hiện có ở Việt Nam hoàn toàn đáp ứng được khi muốn tiến hành xử lý nhúng nhựa lên vải lưới dệt xoắn bằng phương pháp ngấm ép.
5. Phân tích đánh giá được mức độ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ như
mức ép, nhiệt độ, thời gian sấy và nồng độ chất khởi đầu tới các tính chất cơ lý của vải lưới sau nhúng nhựa, thông qua các phương trình hồi quy.
HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Trong khuôn khổ luận văn, mới chỉ thực hiện được một số nghiên cứu bước
đầu về sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến các tính chất cơ lý của vải lưới sau khi nhúng nhựa. Để có những kết quả đầy đủ và chính xác hơn, đề tài có thể phát triển tiếp theo các hướng sau:
1. Tìm hiểu và lựa chọn các loại nhựa phù hợp cho công nghệ xử lý nhúng nhựa.
2. Nghiên cứu đưa vào thực tế sản xuất trên mẫu lớn tại các nhà máy dệt tại