Giai đoạn liờn kết đệm xơ

e) Polyvinyliden clorua

1.2.2. Giai đoạn liờn kết đệm xơ

Liờn kết là cụng đoạn quan trọng nhất của cụng nghệ sản xuất sản phẩm khụng dệt. Liờn kết là một cụng nghệ phức tạp, được thể hiện bằng nhiều phương phỏp khỏc nhau và trong thực tế phương phỏp nào cũng cú giỏ trị. Trong quỏ trỡnh sản xuất, cỏc nhà sản xuất đờu cú những bớ quyết riờng.

Trong thực tế, phương phỏp liờn kết hoỏ học cú hiệu quả liờn kết tốt hơn, mặt hàng đa dạng và phong phỳ hơn và đang được ỏp dụng rộng rói hơn. Tuy nhiờn, phương phỏp này cũn tồn tại nhiều nhược điểm khú khắc phục hoặc khụng thể khắc phục như:

+ Mụi trường làm việc ở một số khu vực sản xuất cú độc hại.

+ Một số sản phẩm cú ngoại quan và phẩm chất chưa phự hợp với yờu cầu sử dụng.

+ Quỏ trỡnh liờn kết thường làm thay đổi phần nào đặc tớnh của màng xơ.

Phương phỏp liờn kết cơ học khụng cú những nhược điểm nh trờn và cho sản phẩm cú ngoại quan gần giống sản phẩm dệt. Nhưng do nguyờn liệu khỏc nhau nờn đối với mỗi loại nguyờn liệu đũi hỏi cỏc thụng số cụng nghệ riờng, nờn quỏ trỡnh sản xuất khụng linh hoạt. Do đú phương phỏp này ít phổ biến hơn và sản phẩm khụng đa dạng và phong phú nh sản phẩm liờn kết hoỏ học.

Liờn kết hoỏ học

Liờn kết hoỏ học cú thể thực hiện bằng một trong những giải phỏp sau đõy:

+ Liờn kết liờn tục (liờn kết toàn phần) + Liờn kết giỏn đoạn

+ Liờn kết bằng chất rắn nhiệt dẻo + Liờn kết bởi tự dớnh

+ Liờn kết bởi sợi tẩm chất kết dớnh cú cỏn ép nguội

Liờn kết liờn tục (liờn kết toàn phần)

Liờn kết liờn tục là liờn kết được thực hiện trờn toàn bộ bề mặt màng xơ, đệm xơ. Nhiều nghiờn cứu đó khẳng định rằng chất liờn kết khụng chỉ tập trung ở điểm tiếp xỳc giữa xơ và xơ mà chỳng tạo ra một mạng nh mạng nhện phủ khắp

bề mặt sản phẩm. Khoảng khụng gian bờn trong , ở chỗ giao nhau của xơ khụng bị chất liờn kết bịt kớn nờn sản phẩm khụng dệt xốp hơn sản phẩm dệt.

Một sản phẩm liờn kết lý tưởng khi chất liờn kết chỉ đọng lại tại chỗ giao nhau của xơ. Nếu chất liờn kết bao phủ toàn bộ xơ thỡ sản phẩm sẽ bị cứng.

Để tạo ra sản phẩm cú liờn kết gần với liờn kết lý tưởng, cú thể sử dụng chất liờn kết ít thấm hoặc gia cụng cỏc xơ cú tớnh thấm ướt kộm.

Sản phẩm liờn kết liờn tục chiếm phần lớn trong số sản phẩm khụng dệt liờn kết hoỏ học. Cỏc sản phẩm làm vải dựng, vải lút ra đời sớm nhất. Nếu vải lút cần độ cứng cao thỡ dựng màng xơ tổng hợp liờn kết bằng chất liờn kết đàn hồi. Sản phẩm liờn kết liờn tục cứng vững trong mụi trường ẩm, chất lượng tốt hơn giấy lọc và cấu trỳc kớn hơn vải dệt nờn được dung nhiều làm phin lọc chất lỏng. Nhiều sản phẩm khụng dệt phổ biến khỏc nh khăn trải giường, khăn mặt, khăn lau, đệm lút giày, nền vải giả da... thường dựng là sản phẩm khụng dệt liờn kết liờn tục.

a) Liờn kết liờn tục với chất liờn kết phõn tỏn trong nước

Chất liờn kết dưới dạng chất lỏng và nước được dựng làm chất tải. Nước vừa rẻ tiền, dễ kiếm , khụng độc hại, khụng chỏy và cú độ nhớt thấp.

Quỏ trỡnh liờn kết cú thể phõn thành 3 giai đoạn, thực hiện liờn tiếp trờn cỏc thiết bị:

+ Nhúng màng xơ vào bể ngõm + Làm ướt màng và dẫn màng ra + Loại trừ chất liờn kết dư thừa

Màng xơ được kẹp và di chuyển bằng cặp lưới dẫn. Khe hở giữa hai lưới hẹp dần ở mộp ra để ép phần dung dịch dư thừa khỏi màng xơ. Để loại trừ dung dịch dư thừa một cỏch triệt để, cần phải dựng thờm cỏc trục ép.

Việc dựng trục ép chỉ thớch hợp cho cỏc loại xơ đàn tớnh tốt nhơ xơ tổng hợp. Nhưng với xơ xenlulo, quỏ trỡnh cỏn ép làm giảm độ xốp của sản phẩm. Để khắc phục nhược điểm này, loại bỏ chất liờn kết thừa bằng hút chõn khụng được thay thế cho trục ép.

Giải phỏp ngõm tẩm dung lưới dẫn cú ưu điểm là bảo vệ tốt màng cơ trong quỏ trỡnh ngõm tẩm nhưng bể ngõm phải lớn, lượng chất liờn kết nhiều, vệ sinh cặp lưới phức tạp. Giải phỏp này chỉ thớch hợp khi sản xuất sản phẩm mỏng. Khi sản xuất sản phẩm dày hơn, người ta dựng cặp trục nhẵn hay đục lỗ để di chuyển mang xơ. Phớa dưới trực cú lưới nhỏ mà gúc ụm của nú cần chọn hợp lý để khụng làm biến dạng màng xơ. Chất liờn kết thừa được loại ra bằng trục ép hoặc hút chõn khụng. Loại thiết bị đơn giản nhất là một cặp trục hai chức năng: ngõm tẩm và loại chất liờn kết thừa. Khi sản xuất sản phẩm dày hơn, ngời ta dùng cặp trục nhẵn hay đục lỗ để di chuyển mang xơ. Phía dới trực có lới nhỏ mà góc ôm của nó cần chọn hợp lý để không làm biến dạng màng xơ. Chất liên kết thừa đợc loại ra bằng trục ép hoặc hút chân không. Loại thiết bị đơn giản nhất là một cặp trục hai chức năng: ngâm tẩm và loại chất liên kết thừa.

Hỡnh 1.6. Nguyờn lý ngõm tẩm của thiết bị ngõm tẩm cặp trục ngang 1: Cặp trục ép

2: Miệng cấp dung dịch vào đều đặn 3: Mỏng đỡ

Màng xơ được phờn tải dẫn tới khu vực ngõm tẩm gồm hai trục ép. Miệng 2 cấp dung dịch vào đều đặn, tạo ra một lượng dung dịch dự trữ ở phần lệch giữa hai trục. Màng xơ qua tẩm dung dịch vào và được cỏn ép khi qua đường nộn giữa hai trục.

b) Liờn kết liờn tục bằng dung dịch nhựa

Dung dịch nhựa khỏc dung dịch chất phan tỏn bởi độ nhớt khỏ cao của nhựa. Trong thực tế sản xuất, dung dịch nhựa khụng được dựng rộng rói do những nhược điểm sau:

+ Phải dựng dung mụi hữu cơ đắt tiền, độc hại cho người sử dụng và mụi trường.

+ Dung dịch cú độ nhớt cao gõy khú khăn cho quỏ trỡnh liờn kết và sấy khụ. + Chi phớ cao hơn nhưng ưu thế khụng hơn so với sản phẩm dựng chất phõn tỏn.

Quỏ trỡnh cụng nghệ thực hiện liờn kết giống như khi dựng cỏc chất phõn tỏn nhưng cũng cú thay đổi ít nhiều cho phự hợp với đặc thự của nhựa. Phương phỏp dựng nhựa phải sấy khụ thỡ chất liờn kết hỡnh thành những ống nhỏ bao lấy xơ và tạo thành những màng mỏng ở chỗ giao nhau. Cũn phương phỏp dựng nhựa tự đụng cứng trong nước thỡ chất liờn kết tạo thành những hạt nhỏ lấp kớn khụng gian giữa cỏc xơ, cỏc chất liờn kết khụng dớnh vào xơ, cỏc xơ khụng bị cố định nờn cú khả năng gấp, uốn và trượt lờn nhau, do đú sản phẩm khụng bị cứng. c) Liờn kết với chất chất liờn kết đỏnh nhuyễn dạng bọt.

Phương phỏp liờn kết dựng dung dịch lỏng cú nhược điểm là lực căng và độ nhớt khỏ cao làm hạn chế quỏ trỡnh xõm nhập của chất liờn kết vào đệm xơ, cỏc

xơ liờn kết với nhau kộm chặt chẽ. Nếu đỏnh nhuyễn dung dịch thành bọt thỡ cỏc bọt này dễ dàng thõm nhập vào đệm xơ mà khụng phỏ huỷ cấu trỳc của đệm xơ. Khi đú, chất liờn kết phải cú thờm tỏc nhõn tạo bọt.

Bọt liờn kết cú thể được đỏnh nhuyễn liờn tục ngay trờn thiết bị ngõm tẩm hoặc được đỏnh nhuyễn khụng liờn tục, thực hiện đỏnh nhuyễn trước rồi mới đỏ vào bể ngõm tẩm. Cỏch đỏnh nhuyễn khụng liờn tục được thực hiện đơn giản hơn nhưng

khụng tạo được bọt ổn định lõu, khụng đỏp ứng được cho mỏy ngõm tẩm làm việc lõu và liờn tục.

Thiết bị được sử dụng rộng rói là mỏy ngõm tẩm dựng trục ép. Hỡnh 1.7. Sơ đồ thiết bị ngõm tẩm dựng trục ép 1: Trục ép cú khớa

2: Bọt liờn kết

Phờn nằm ngang đưa đệm xơ tới trục ép cú khớa 1. Khe hở giữa hai trục điều chỉnh khoảng 0,1 - 1 mm. Dung dịch tạo bọt cấp vào từ phớa trờn à lưu lại ở phớa trờn của hai trục như một mỏng ngõm tẩm nhỏ để ngõm tẩm đệm xơ qua đú. Khi qua đường nộn giữa hai trục, đệm xơ được cỏn ép để tăng liờn kết và gạt lại chất liờn kết thừa. Nhờ kết cấu dạng khớa mà hiệu quả liờn kết tăng và đệm xơ cú xốp tốt hơn so với khi ép bằng trục nhẵn.

Liờn kết giỏn đoạn

Liờn kết liờn tục co hiệu quả liờn kết tốt nhất bằng cỏch cố định từng xơ với cỏc xơ bờn cạnh. Nhung sản phẩm được liờn kết liờn tục bị cứng và tiờu tốn một lượng đỏng kể chất liờn kết dư thừa. Phương phỏp liờn kết giỏn đoạn tạo ra sự phõn bố chất liờn kết hợp lý hơn và một phần xơ tương đối tự do vỡ khụng co chất liờn kết đem lại tớnh mềm mại cho sản phẩm. Liờn kết giỏn đoạn được thực hiện theo hai phương phỏp: phương phỏp phun nhũ và phương phỏp in.

a) Phương phỏp phun nhũ

Thiết bị của quỏ trỡnh phun nhũ bao gồm một bể chứa nhũ đặt dưới tỏc dụng ỏp lực khụng khớ, mỏy nộn khớ và hệ thống miệng phun.

Đệm xơ được đưa vào buồng phun trờn cỏc phờn tải ngang, nhũ được phun lờn bề mặt đệm xơ. Cỏc miệng phun cú thể cố định hoặc di động qua lại. Lưu lượng nhũ phun phụ thuộc vào mặt cắt ngang của mũi phun, ỏp lực khớ nộn, tốc độ dịch chuyển của cỏc mũi phun và tốc độ di chuyển của đệm xơ...

Hệ thống mũi phun “thiếu khụng khớ” (air - less) cũng được sử dụng nhiều. , trong đú nhũ được phun trong điều kiện thiếu khụng khớ. Dung dịch nhũ được bơm nộn dưới ỏp suất khoảng 10 kg/cm3. Ở đầu ra của mũi phun, ỏp suỏt thay đổi đột ngột nờn chất lỏng nổ tung thành những hạt nhỏ.

Núi chung, dung dịch phun nhũ chịu hiệu ứng cắt khi ra khỏi miệng phun, đặc biệt khi dựng hệ thống “air - less". Hiệu ứng này làm mất ổn định phần lớn cỏc chất phõn tỏn nờn khi pha dung dịch cần cho thờm chất ổn định.

Sản phẩm phun nhũ cú độ xốp tương đối cao khi lượng nhũ phun vừa phải và cú độ đậm đặc lớn. Nếu nhũ quỏ đậm đặc và lượng nhũ phun quỏ nhiều thỡ ỏp lực dũng phun đủ làm ép dẹt sản phẩm lại làm cho sản phẩm bị cứng nh sản phẩm ngõm tẩm.

Đệm xơ thớch hợp nhất với phương phỏp phun nhũ là đệm xơ ngẫu nhiờn do cú độ xốp và độ mở cao dễ cho nhũ thõm nhập vào. Xơ càng thụ, càng quăn thỡ liờn kết càng thuận lợi. Khi sản xuất cỏc sản phẩm dày cần phun nhũ cả hai

mặt. Thụng thườ

ặc song song. Trục mực đặt chỡm trong mỏng dung dịch để chuyển chất liờn kết lờn trục in đặt ở giữa. Màng xơ được dẫn qua trục in và trục ép. Trục ép đặt trờn cựng và bề mặt được bọc vật liệu đàn hồi. Quỏ trỡnh liờn kết màng xơ được thực hiện ở đõy và chất liờn kết thừa được gạt ra bằng cơ cấu gạt, trục ép được một băng nhựa lau sạch liờn tục.

Hỡnh 1.8. Sơ đồ thiết bị liờn kết bằng in 1: Màng xơ vào mỏy

2: Lưới võn chuyển 3: Thựng đục lỗ 4: Những tia nước

Chất liờn kết cần chọn loại tương đối mềm và dung dịch liờn kết cần cú độ nhớt cao. Phương phỏp in cho phộp tạo nhiều kiểu mẫu liờn kết, cú thể tạo màu sắc và hoa văn trờn mặt sản phẩm. Tuy nhiờn mỗi hỡnh dạng in liờn kết thường kộo theo sự thay đổi nhiều đặc tớnh của sản phẩm. Tuy nhiờn phương phỏp này cho độ bền sản phẩm khụng cao. Đồng thời do yờu cầu độ nhớt cao nờn tớnh ổn định của dung dịch kộm. Vỡ vậy phải chọn chất cú tớnh ổn định thớch hợp.

Cỏc chất liờn kết cú thể là chất liờn kết phõn tỏn dạng lỏng, chất liờn kết dạng bột và dạng nhiệt dẻo.

Liờn kết bằng chất rắn nhiệt dẻo.

Hai phương phỏp liờn kết liờn tục và liờn kết giỏn đoạn đều sử dụng chất liờn kết dạng lỏng. Trạng thỏi lỏng tạo điều kiện thuận lợi để chất liờn kết xõm nhập vào màng xơ dễ dàng, tạo thành cầu nối cỏc xơ lại với nhau. Cơ cấu ép gúp phần làm tăng hiệu quả liờn kết nhưng chủ yếu dựng để loại trừ chất liờn kết thừa khỏi màng xơ.

Khi dựng cỏc chất liờn kết ở dạng rắn, quỏ trỡnh liờn kết hoàn toàn khỏc. Trong điều kiện thường, liờn kết khụng xảy ra. Chỉ dưới tỏc dụng cuả nhiệt độ, chất rắn sẽ mềm ra và liờn kết được thực hiện. Quỏ trỡnh này sẽ kết thỳc trước khi đạt tới nhiệt độ núng chảy của chất liờn kết. Sau đú đệm xơ được làm lạnh và tạo ra một độ dớnh kết nhất định.

Sản phẩm tạo thành theo phương phỏp này cú độ bền thấp do chất liờn kết tiếp xỳc với xơ khụng tốt. Để tăng độ bền, cần ép đệm xơ trong quỏ trỡnh sấy núng. Khi đú độ dày, độ xốp và độ mềm mại của sản phẩm giảm và sản phẩm cú thể bị cứng.

a) Liờn kết bằng bột nhiệt dẻo

Để đảm bảo chất liờn kết phõn bố đều đặn, người ta dựng màng xơ mỏy chải tạo đệm xếp chộo. Cỏc màng xơ thành phần được đưa bột vào nhờ dũng khớ hút và đặt trờn phờn vận chuyển để chất liờn kết dễ xõm nhập vào màng xơ, đệm xơ, được sõý núng để bột mềm ra và thực hiện liờn kết. Dũng khớ phải đạt đủ lưu lượng và nhiệt độ để làm mềm dẻo bột tại khu vực đệm xơ, khụng làm thổi bọt khỏi đệm xơ. Trong quỏ trỡnh sấy cú thể cú sự tham gia của lực ép tuỳ theo yờu cầu của sản phẩm.

Hỡnh 1.9. Sơ đồ thiết bị liờn kết dựng bột nhiệt dẻo 1: Dũng khớ thổi

2: Bột nhiệt dẻo 3: Phờn vận chuyển

Phương phỏp liờn kết bằng bột nhiệt dẻo cú cụng nghệ đơn giản, dõy chuyền sản xuất ngắn gọn, chất liờn kết rẻ nờn đem lại hiệu quả kinh tế cao.

b) Liờn kết bằng xơ nhiệt dẻo

Việc sử dụng xơ nhiệt dẻo để liờn kết rất đơn giản. Xơ nhiệt dẻo được trộn đều vào hỗn hợp xơ trước khi hỡnh thành màng xơ và đệm xơ.Về nguyờn tắc, cỏc xơ nhiệt dẻo cú độ nhiệt dẻo và độ núng chảy thấp hơn nhiều so với xơ trong đệm. Nhưng ở nhiệt độ cao vừa phải, nhiều loại xơ đó bị ảnh hưởng xấu. Cho nờn

trong quỏ trỡnh liờn kết khụng đưa cựng một lỳc cả sản phẩm vào khu vực xử lý nhiệt.

Hỡnh 1.10. Sơ đồ trục ép sản xuất đệm xơ dựng xơ nhiệt dẻo làm chất liờn kết 1: Trục sấy bằng thộp mạ crụm

2: Trục bọc vật liệu đàn hồi

Ở hệ thống ba trục, đệm xơ đi qua những trục sấy núng trờn 1 cú bọc vật liệu đàn hồi. Trục 2 được làm núng giỏn tiếp nhờ truc sấy dưới 1.

Ở hệ thống bốn trục, đệm xơ đi qua giữa hai trục bọc vật liệu đàn hồi. Cả hai trục này đều được làm núng giỏn tiếp nhờ hai trục sấy 1. Phương phỏp bốn trục đảm bảo được tớnh chất của xơ nhưng khú liờn kết nếu xơ nhiệt dẻo cú nhiệt độ hoỏ dẻo lớn.

Việc xỏc định chớnh xỏc nhiệt độ làm việc và ỏp lực cần thiết là rất khú khăn. Do nhiệt độ của nhiều chất liờn kết cú phạm vi tương đối rộng và lực ép cũng ảnh hưởng nhiều đến tớnh chấ sản phẩm cuối cựng. Hai yếu tố này bổ sung cho nhau trong quỏ trỡnh liờn kết.

Liờn kết bởi tự dớnh

Phương phỏp này được ứng dụng để sản xuất cỏc đệm xơ cú gốc xenlulo với nguyờn tắc là làm cho cỏc xơ trương nở trong mụi trường kiềm rồi tự liờn kết lại với nhau. Tuy nhiờn cần xỏc định đỳng cỏc yếu tố nh nồng độ kiềm, nhiệt độ và thời gian ngõm... để đạt được chất lượng yờu cầu.

Ban đầu màng xơ xelulo được ngõm trong dung dịch NaOH nồng độ 10- 20% giữa hai lưới bằng thộp khụng gỉ, ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ mụi trường

khụng khớ. Sau vài giõy, đưa màng xơ (đệm xơ) ra, ép lại và trung hoà bằng axit.