Ma sát vải được định nghĩa là sự chống lại chuyển động, có thể nhận biết khi vải được cọ xát cơ học với chính nó hay giữa các ngón tay. Ma sát được xem là một tính chất quan trọng của vải. Tính chất ma sát của vải dệt thoi có thể dùng để xác định tính trơn, nhẵn của vải. Các nhà nghiên cứu trước đây đã thiết lập phương trình thực nghiệm giữa lực ma sát của vải với vải khi chuyển động và có tác động của tải trọng tiêu chuẩn lên bề mặt vải.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 24 Khóa 2014 - 2016 Điều quan trọng là đánh giá ma sát vải một cách định lượng dưới các yếu tố ảnh hưởng.
-Hệ số ma sát được xác định là sự ma sát được gây ra giữa hai lớp vải. Hệ số ma sát động (μd) là hệ số ma sát được gây ra bởi các lớp có liên quan chuyển động với nhau. Tính chất ma sát của vải dệt thoi chủ yếu phụ thuộc vào loại xơ và tính chất bề mặt của vải. Hệ số ma sát động (μd) giữa hai vật liệu thường được xác định bằng tỷ số giữa lực ma sát F và tải trọng tiêu chuẩn áp dụng:
μ=F/N
Bất kỳ vải nào khi có chuyển động ngang qua bề mặt của nó và có hệ số ma sát thấp thì được mô tả như là vải trơn, mượt.
Yếu tố khác ảnh hưởng ma sát của vật liệu dệt là vận tốc trượt. Hermann et al [4] quan sát thấy ma sát của vải có xu hướng tăng khi tăng vận tốc trượt.
Okur et al [5] tìm thấy khả năng chống ma sát của vải dệt kim từ sợi chải thô cao hơn từ sợi chải kỹ. Xơ polyester có hệ số ma sát cao hơn so với xơ viscose. Với vải P/C và P/V, lực ma sát tăng khi thành phần xơ cellulose tăng, và các vải pha cho thấy ma sát giữa vải với vải cao hơn so với vải 100% polyester và 100% viscose.
Apurba Das et al [6] phân tích tính chất ma sát của vải dệt thoi may áo vest và áo sơ mi với các tỷ lệ pha, thông số cấu trúc khác nhau. Ông thấy rằng ma sát giữa vải và kim loại ít nhạy với hình thái học của vải và hướng cọ xát, ma sát giữa vải với vải có độ nhạy cao với loại xơ, tỷ lệ pha, cấu trúc sợi, cấu trúc vải… Đối với tất cả loại vải, ma sát động luôn thấp hơn ma sát tĩnh.
Mario Lima et al [7] đã thiết kế, chế tạo thiết bị thí nghiệm mới phát minh tại trường đại học Minho, Bồ Đào Nha, dựa trên một phương pháp mới đánh giá hệ số ma sát của vải. Tác giả đã so sánh các loại vải sản xuất từ các
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 25 Khóa 2014 - 2016 loại xơ tái sinh mới PLA (poly lactic acid), SPF (soya protein fiber) và xác nhận rằng SPF mềm mại hơn PLA.
Sau đây là một số các nghiên cứu về ma sát trong dệt may:
a. Nghiên cứu của R. Rathuna Moorthy & P. Kandhavadivu về tính chất ma sát bề mặt của vải dệt thoi với các thành phần xơ khác nhau [8]
Hệ số ma sát vải trong nghiên cứu này được đo theo tiêu chuẩn ASTM D1894. Ma sát vải được xác định bằng cách đo lực chống lại sự chuyển động giữa hai bề mặt tiếp xúc của vải. Nó là sự chống lại khi hai vật thể tiếp xúc trượt lên nhau.
Đối tượng nghiên cứu: vải được sản xuất từ các xơ khác nhau như lyocell, bamboo, bamboo/ bông, bamboo/ charcoal, polyester và xơ polyester vi mảnh với cùng kiểu dệt vân điểm.
• Kết quả của nghiên cứu cho thấy:
-Lực ma sát tĩnh cao hơn lực ma sát động đối với tất cả các vải, giá trị (F/N) giảm khi tăng áp lực chuẩn.
Khi hai vải được tiếp xúc với nhau, chúng sẽ có thể tương tác nhau về mặt cấu trúc.
• Ảnh hưởng của loại xơ lên tính chất ma sát của vải:
Kết quả cho thấy giá trị ma sát của xơ lyocell thấp hơn nhiều so với tất cả các xơ khác ở trường hợp ma sát tĩnh và ma sát động. Thứ tự tăng dần của ma sát tĩnh như sau: lyocell< lyocell vi mảnh = polyester vi mảnh < bamboo < polyester < bamboo/ bông < Bamboo/ Charcoal.
Thứ tự tăng dần của ma sát động: Lyocell vi mảnh < lyocell < Bamboo < Polyester vi mảnh < Bamboo/bông < Polyester < Bamboo/ charcoal.
Hình dạng mặt cắt ngang của xơ tạo diện tích liên kết giữa hai bề mặt xơ, tỷ lệ thuận với ma sát của xơ. Diện tích mặt cắt ngang của xơ trơn nhẵn sẽ
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 26 Khóa 2014 - 2016 làm giảm ma sát. Bông có ma sát lớn nhất do xơ có hình dạng xoắn tự nhiên; xơ bông có ma sát tĩnh và ma sát động lớn hơn các xơ khác.
• Ảnh hưởng của kiểu dệt lên tính chất của vải:
Quan sát cho thấy sự thô ráp của bề mặt vải ảnh hưởng rõ rệt bởi kiểu dệt và mật độ sợi ngang. Vải có kiểu dệt vân điểm có ma sát thấp hơn do vải có kiểu dệt chặt chẽ. Vải vân chéo 1/3 có ma sát cao hơn vải có kiểu dệt vân điểm và vân chéo 2/2. Sự lỏng lẻo trong cấu trúc của kiểu dệt chéo 1/3 là nguyên nhân làm tăng ma sát vải. Lỗ trống giữa các sợi ngang tăng lên khi kiểu dệt đổi từ vân điểm sang vân chéo tạo ra các đỉnh nhô rất cao và rất thấp trên bề mặt vải, kết quả là làm sự thô ráp bề mặt tăng lên.
Kiểu dệt vân điểm tạo thành mặt tương đối phẳng, ma sát theo nhiều hướng. Kết quả là cấu trúc đơn giản của kiểu dệt vân điểm cân bằng hơn các loại khác, vải vân chéo 1/3 hoặc 2/2 và sự cân bằng giảm dần khi số sợi nổi tăng lên trong kiểu dệt vân chéo.
b. Nghiên cứu của V k Kothari & M K Gangal về đánh giá tính chất ma sát của một số loại vải dệt thoi [9]
Nghiên cứu này khảo sát tính chất ma sát của vải dệt thoi với thành phần bông, bông – filament và sợi multifilament đối với vải mộc và vải thành phẩm. Tính chất ma sát của vải dệt thoi với thành phần sợi nylon monofilament cũng được khảo sát.
• Ma sát được đo theo 3 cách:
• Vải với vải: dựa theo sự tương tác giữa quần áo với nhau. Trong tất cả các loại vải, ma sát vải với vải được nghiên cứu trên 2 mẫu của cùng loại vải.
• Vải với da: dựa theo sự tương tác giữa vải và da. Da dê được sử dụng theo sự tư vấn của chuyên gia về da tại AIIMS. Delhi. Lý do chính để
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 27 Khóa 2014 - 2016 sử dụng da dê là do sự mềm mại của nó gần với da người, độ đàn hồi và độ dày.
• Vải với kim loại: tượng trưng cho sự chuyển động của vải trên bề mặt cứng.
• Kết quả của nghiên cứu:
• Ma sát tĩnh luôn cao hơn ma sát động.
• Bản chất của bề mặt tiếp xúc trong suốt quá trình chuyển động có tác động rõ rệt đến sự chống lại ma sát. Biến dạng của bề mặt da qua các điểm tiếp xúc có sự ảnh hưởng đáng kể lên sự chống lại ma sát động. • Ma sát của vải và kim loại ít nhạy hơn đối với hình thái học và loại vải.
c.Nghiên cứu của A U Nair1, B A Patwardhan2 & R P Nachacel về ma sát của hàng dệt may cotton: Mối quan hệ giữa tính chất vật lý và tính chất ma sát của vải cotton đã đƣợc xử lý hóa học [10]
Do quá trình sản xuất và hoàn tất vải làm biến đổi tính chất vải nên ảnh hưởng của các quá trình này lên tính chất ma sát, vật lý của vải sẽ được quan tâm nghiên cứu.
• Tính chất ma sát của vải với vải:
Thiết bị được thiết kế tại CIRCOT kết nối với máy thử độ bền Instron và được sử dụng để xác định hệ số ma sát tĩnh/ động của vải với vải khi vải chuyển động lên vải khác dưới tải trọng tiêu chuẩn xấp xỉ 30g với vận tốc 50mm/phút. Hệ số ma sát μ được tính toán theo công thức:
μ=F/N
F: lực ma sát xuất hiện khi vải di chuyển trên vải khác. N: tải trọng chuẩn 30g
12 lần đọc được lặp lại trên mỗi mẫu.
Nếu hướng dọc của vải được định nghĩa là P và hướng ngang là T thì trong phép thử ma sát, chuyển động của vải theo hướng dọc lên hướng dọc của vải
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 28 Khóa 2014 - 2016 khác sẽ được gọi là P-P, hướng ngang là T-T. Tương tự, chuyển động theo hướng dọc của vải lên hướng ngang của vải khác là P-T và hướng ngang lên hướng dọc là T-P. Thí nghiệm ma sát vải với vải được tiến hành theo hướng P-P, T-T, P-T và T-P cho tất cả vải mộc và vải đã xử lý.
• Ảnh hưởng của tải trọng lên hệ số ma sát:
Hệ số ma sát được nghiên cứu ở các giá trị tải trọng khác nhau tương tự tải trọng được sử dụng trong trường hợp thử nghiệm xơ và sợi. Thử nghiệm được tiến hành chỉ ở trên vải mộc. Trong trường hợp này, 12 giá trị đọc được ghi lại cho mỗi mẫu tại mỗi tải trọng chuẩn.
• Ảnh hưởng hướng chuyển động của vải lên ma sát:
Dữ liệu ma sát trên vải với vải: các loại vải có xu hướng tương tự nhau. Nhìn chung, T-T có giá trị μ cao hơn P-P; T-P hầu như có giá trị tương tự P-T. Trong khi xem xét chuyển động của hai bề mặt tương tự nhau lên bền mặt khác (P-T và T-P) và hai bề mặt tương tự (P-P và T-T), người ta quan sát thấy P-T và T-P có giá trị μ thấp hơn P-P và T-T, cho thấy sẽ khó di chuyển hai bề mặt tương tự lên một bề mặt không tương tự.
Nhờ đặt sợi dọc và sợi ngang xen kẽ với nhau, sợi xuất hiện lên xuống, lồi lõm trong biên dạng sợi tại vị trí xen kẽ (hình 10).
Hình 1.10. Kết cấu vải khi ma sát với vải
Nhờ những chỗ nâng lên mà chiều dài sợi đòi hỏi phải dài thêm để bao phủ phần diện tích nâng lên. Phần chiều dài thêm này của sợi được gọi là độ uốn sợi. Theo thảo luận sau thì từ “độ uốn” chỉ cho sự xuất hiện sự nâng lên, hạ xuống (lồi – lõm) của biên dạng sợi trong vải. Vì vậy, khi hai vải được di chuyển lên nhau, các đỉnh hay phần lồi của một vải sẽ có thể đi vào chỗ lỏm của vải khác („a‟ của hình 10). Ở tình trạng này cần lực lớn hơn để di chuyển
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 29 Khóa 2014 - 2016 qua phần lõm của vải. Nói cách khác, cần lực nhỏ hơn để di chuyển đỉnh của vải qua đỉnh của vải khác („b‟ – hình 10).
• Kết quả của nghiên cứu:
• Hệ số ma sát khi di chuyển sợi ngang qua sợi ngang cao hơn di chuyển sợi dọc qua sợi dọc do độ uốn sợi ngang cao hơn.
• Chiều cao và tần xuất của độ uốn sợi đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hệ số ma sát μ. Trong trường hợp này sự kết hợp của độ cao uốn sợi và tần xuất cũng có thể tạo cho bề mặt trơn nhẵn hay thô ráp hơn.
• Sự thay đổi về vật lý, hóa học đối với cấu trúc vải trong các quá trình xử lý cơ học, xử lý hoàn tất có ảnh hưởng trực tiếp đến ma sát.
• Việc tẩy trắng có xu hướng làm tăng giá trị hệ số ma sát hơn so với vải mộc do vải được loại bỏ lớp hồ trơn mượt trên về mặt.
• Quá trình làm bóng có xu hướng tạo cho vải trơn nhẵn hơn do sự trương nở của xơ trong vải.
Kết luận chƣơng 1:
Các tài liệu nghiên cứu mới về hệ số ma sát của vải cho thấy hệ số ma sát phụ thuộc vào các yếu tố:
• Đặc điểm của bề mặt tiếp xúc. Trong khi đó bề mặt vải lại phu thuộc vào kết cấu của vải như loại sợi, chi số, mật độ, kiểu dệt và nhiều yếu tố khác.
• Vận tốc trượt của các bề mặt tiếp xúc.
Ngoài ra, các nghiên cứu cũng cho thấy hệ số ma sát tĩnh luôn cao hơn hệ số ma sát động; Ma sát của vải và kim loại ít nhạy hơn đối với hình thái học và loại vải.
• Phương pháp thử ASTM D1894 có thể được sử dụng để đo hệ số ma sát của vải.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 30 Khóa 2014 - 2016
Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu:
- Tổng quan về ma sát trong dệt may.
- Nghiên cứu phương pháp xác định ma sát của vải. - Phương pháp tạo mẫu vải.
- Nghiên cứu ma sát của vải.
- Đánh giá, phân tích, kết quả đạt được.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu của luận văn là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để khảo sát ảnh hưởng của mật độ sợi ngang đến hệ số ma sát của vải.
Lý thuyết được nghiên cứu ở phạm vi lý thuyết cơ bản về lực ma sát, ma sát học trong dệt may và một số các công trình nghiên cứu trên thế giới hiện nay về ma sát của vải dệt thoi.
Thực nghiệm được tiến hành trong việc chủ động tạo mẫu vải cho thí nghiệm, nghiên cứu các phương pháp thử nghiệm, tiến hành đo các thí nghiệm về hệ số ma sát tĩnh, hệ số ma sát động của vải ở các mật độ ngang khác nhau.
Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để tính toán và vẽ biểu đồ khảo sát ảnh hưởng của mật độ sợi ngang lên hệ số ma sát của vải với các loại vật liệu khác nhau.
Sau đây là các phương pháp thực nghiệm đã tiến hành trong đề tài:
2.2.1. Phƣơng pháp tạo mẫu vải 2.2.1.1. Công nghệ sản xuất vải mẫu: 2.2.1.1. Công nghệ sản xuất vải mẫu:
Mẫu vải luận văn sử dụng là vải tơ tằm pha len dùng để may áo khoác nữ mùa đông. Thiết kế vải dày, có trọng lượng cao trên 300 g/m2. Vải được
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 31 Khóa 2014 - 2016 thiết kế dệt tại Phân Viện Dệt May, nhuộm – hoàn tất tại công ty X28 theo quy trình sau:
• Nguyên liệu
• Sợi dọc: tơ tằm (spunsilk), chi số Nm 60/2/4.
• Sợi ngang: sợi len lông cừu chải thô, chi số Nm 15/2.
Sợi dọc và ngang mộc được xử lý giặt, nhuộm. Sau đó sợi nhuộm được chuyển sang công đoạn dệt theo thiết kế:
Kiểu dệt: vân chéo gẫy lệch dọc trên cơ sở vân chéo 2/2
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
Hình 2.1. Kiểu dệt của mẫu thử
Các bước thực hiện kiểu dệt: - Điều go
- Cài đặt mật độ
- Cài đặt sức căng sợi dọc - Tốc độc chạy máy Tổng kết các mẫu đã tạo trong đề tài:
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 32 Khóa 2014 - 2016
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của mẫu vải
Mẫu Sợi dọc Sợi ngang
Mật độ dọc (sợi/10 cm) Mật độ sợi ngang (sợi/10cm) Số lượng (m) 1 60/2/4 Nm, màu đen 15/2 Nm, màu nâu 120 60 1 2 15/2 Nm, màu vàng 120 70 1 3 15/2 Nm, màu đỏ 120 80 1 4 15/2 Nm, màu ghi 120 90 1 5 15/2 Nm, màu xanh 120 100 1 Hình 2. 2. Mẫu vải thực tế
Vải sau khi dệt được chuyển sang công đoạn xử lý hoàn tất: đốt đầu xơ,