CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4. Nội dung nghiên cứu
2.4.1. Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ xử lý hoàn tất vải bông bằng chitosan ở qui mô công nghiệp trên cơ sở áp dụng qui trình công nghệ xử lý hoàn tất kháng khuẩn cho vải bông bằng chitosan tại phòng thí nghiệm.
* Thiết lập các thông số công nghệ để xử lý hoàn tất:
Căn cứ vào qui trình công nghệ và điều kiện xử lý hoàn tất kháng khuẩn cho vải bông bằng chitosan trong phòng thí nghiệm [12]:
- Nồng độ chitosan: 1% (o.w.f) - Nồng độ CA: 7% (o.w.b) - SHP-CA: Tỷ lệ số mol 1:1 - Chất ngấm Erkatel NR: 0.1%
và khảo sát kỹ khả năng công nghệ, hệ thống thiết bị xử lý hoàn tất cũng như điều kiện cụ thể của sản xuất thực tế tại công ty cổ phần Dệt lụa Nam Định cho thấy nếu giữ nguyên tất cả các thông số công nghệ như: mức ép, nhiệt độ sấy, nhiệt độ gia nhiệt…và xử lý hoàn tất liên tục một lần như thực tế mà công ty đang triển khai thì không thể thực hiện được trên hệ thống thiết bị này bởi các yếu tố sau đây:
+ Nhiệt độ sấy, thời gian sấy, nhiệt độ gia nhiệt và thời gian gia nhiệt:
Hệ thống xử lý văng sấy định hình cho phép xử lý hoàn tất tạo các chức năng cho vải với tốc độ từ 5-35m/phút. Giả sử cài đặt hệ thông thiết bị với tốc độ thấp nhất là 5m/phút, với hệ thống sấy và gia nhiệt gồm có 04 buồng với chiều dài mỗi buồng là 3m và tổng chiều dài của hệ thống sấy và gia nhiệt là 12m.
- Nếu đặt nhiệt độ sấy là 850C, thời gian sấy là 5 phút và nhiệt độ gia nhiệt là 1700
C, thời gian gia nhiệt là 02 phút thì nếu chúng ta sử dụng 03 buồng sấy và 01 buồng gia nhiệt hay 02 buồng sấy và 02 buồng gia nhiệt không thể đảm bảo được điều kiện công nghệ cho quá trình sấy và quá trình gia nhiệt (không đủ thời gian).
- Nếu đặt tăng nhiệt độ sấy là 1000
C, giảm thời gian sấy là 3 phút và nhiệt độ gia nhiệt giữ nguyên là 1700
C, thời gian gia nhiệt là 02 phút và sử dụng 03 buồng là sấy và 01 buồng gia nhiệt hay 02 buồng sấy và 02 buồng gia nhiệt cũng không thể đảm bảo được thời gian cho quá trình sấy và quá trình gia nhiệt (không đủ thời gian). Mà thời gian gia nhiệt cũng là yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tạo liên kết este giữa chitosan với axit xitric và axit xitric với xenlulô hay tỷ lệ chitosan liên kết với vải bông nhiều hay ít phụ thuộc vào thời gian gia nhiệt khi yếu tố nhiệt độ gia nhiệt là thích hợp. Do đó có thể phải tăng nhiệt độ sấy lên nữa và giảm thời gian sấy.
+ Về mức ép:
Ngoài hai yếu tố nhiệt độ gia nhiệt và thời gian gia nhiệt thì mức ép cũng là yếu tố ảnh hưởng đến lượng chitosan lên vải bông và độ bền liên kết giữa chitosan với vải. Hệ thống cặp trục ép trên thiết bị này có thể sử dụng một hoặc hai hệ thống cặp trục ép và cho phép điều chỉnh lực ép từ 0-10 bar. Tuy nhiên khi thử với mức ép là 80% (tương ứng vơi áp lực 1.5bar) thấy rằng vải ngấm dung dịch chitosan không đều khi
ra khỏi trục ép và do vậy cần phải tăng lực ép để dung dịch ngấm ép đều hơn trên vải. Tuy nhiên khi tăng lực ép (giảm mức ép) dẫn đến có thể không đảm bảo lượng chitosan có trên vải sau quá trình ngấm ép. Do vậy để đảm bảo lượng chitosan lên vải có thể phải ngấm ép nhiều lần.
Sau khi cài đặt và chạy thử, kiểm tra vải sau quá trình sấy, gia nhiệt cũng như căn cứ vào điều kiện thiết bị và các yếu tố công nghệ, đề tài quyết định chia quá trình xử lý hoàn tất đưa chitosan lên vải bông thành hai giai đoạn với các thông số công nghệ như sau:
+ Giai đoạn 1: Xử lý ngấm ép-sấy sơ bộ - Tốc độ chạy máy: 10m/phút
- Mức ép: 70% tương ứng với lực ép 2bar - Nhiệt độ 04 buồng sấy: 1200
C + Giai đoạn 2: Xử lý ngấm ép-sấy-gia nhiệt
- Tốc độ chạy máy: 6m/phút
- Mức ép: 70% tương ứng với lực ép 2bar - Nhiệt độ 04 buồng gia nhiệt: 1700
C
* Thiết lập đơn công nghệ cho dung dịch ngấm ép: - Nước mềm
- Chitosan: 1% (o.w.f) - Axit xitric: 7% (o.w.b)
- Natri Hypophostphite (SHP) và axit xitric (CA) theo tỷ lệ mole 1:1 - Chất ngấm: 0.1%
* Quá trình chuẩn bị chạy máy như sau:
- Vải bông đã qua xử lý nấu tẩy sẽ được tở ra khỏi trục và đặt vào xe đẩy đến bộ phận vào vải của dây chuyền văng sấy và may với vải dẫn chuẩn bị cho quá trình
Chuẩn bị dung dịch ngấm ép bao gồm các hóa chất như sau:
- Nước cất
- Axit xitric nồng độ 7% - Chitosan 1%
- Natri Hypophostphite (SHP) và axit xitric (CA) theo tỷ lệ mole 1:1 - Chất ngấm: 0.1%
Thông thường dung dịch ngấm ép có thể được chuẩn bị ngay trong máng ngấm ép của hệ thống thiết bị văng sấy và được hệ thống bơm tuần hoàn khuấy trộn để làm đều dung dịch. Tuy nhiên do dung dịch chitosan có độ nhớt rất cao nên đề tài đã quyết định hòa tan chitosan bên ngoài theo thứ tự nước - CA - chitosan - SHP bằng mô tơ khuấy (trong khoảng thời gian 1 giờ) để đảm bảo chitosan được hòa tan hoàn toàn. Trong quá trình pha dung dịch ngấm ép phải vệ sinh sạch sẽ các thùng pha chế, cốc đong, cánh khuấy... Đo và ghi lại giá trị pH của dung dịch sau khi hòa tan chitosan.
- Dùng lưới in để lọc dung dịch để loại bỏ tạp chất trong chitosan để tăng ngoại quan bề mặt của vải bông sau xử lý rồi mới đưa vào máng ngấm ép (Hình 2.4)
Hình 2.4: Quá trình chuẩn bị dung dịch chitosan để xử lý hoàn tất
* Chuẩn bị thiết bị và các thông số công nghệ cho quá trình ngấm ép
- Vệ sinh cặp trục ép và các bộ phận mà vải trong quá trình ngấm ép đi qua (hình 2.5).
- Kiểm tra thiết bị khí nén để đảm bảo đủ áp suất trong quá trình ngấm ép. - Điều chỉnh lực ép sao cho mức ép đạt yêu cầu (Hình 2.6).
* Cài đặt nhiệt độ sấy và gia nhiệt
- Đặt nhiệt độ sấy (Hình 2.7).
Hình 2.7: Bộ cài đặt nhiệt độ 04 buồng sấy của hệ thống thiết bị - Đặt nhiệt độ gia nhiệt (Hình 2.8).
* Chạy máy
+ Chuẩn bị vải dẫn
+ Chạy máy theo chế độ Manual để kéo vải dẫn.
+ Kiểm tra mức ép bằng cách chuẩn bị mẫu có kích thước xác định, cân mẫu vải đó trước và sau khi ngấm dung dịch ép qua trục để tính toán chính xác mức ép. Điều chỉnh tăng hoặc giảm mức ép bằng cách điều chỉnh áp lực khí nén lên trục cao su của máng ngấm ép.
+ Sau khi đã chuẩn bị xong, tiến hành chạy máy theo tốc độ đã lựa chọn. Bố trí người quan sát bề mặt vải sau khi ra khỏi trục ngấm ép để phát hiện sớm hiện tượng ngấm ép không đều để có phương án điều chỉnh ngay.
+ Kiểm tra ngoại quan bề mặt vải và độ ẩm của vải ngay sau khi ra khỏi khu vực sấy để điều chỉnh nhiệt độ sấy cho phù hợp
+ Trong quá trình chạy máy thường xuyên theo dõi nhiệt độ của các buồng sấy để điều chỉnh kịp thời khi có sự cố về nhiệt độ xảy ra.
+ Vải sau khi hoàn tất sẽ được đánh cuộn theo số mét và kiểm tra ngoại quan trên thiết bị kiểm tra vải (Hình 2.9)
Hình 2.10: Thiết bị kiểm tra đa năng AND