Nghiên cứu xây dựng quy trình để xác định các clophenol trong nước trong ô nhiễm môi trường

c và Công Nghệ Nhiệt - Lạnh Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội và các bạn lớp Cao Học Dệt khoá 99. Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô Giáo, các Cơ Quan và các bạn đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi để hoàn thành tốt luận văn này. Lời mở đầu Trong những thập kỷ cuối của thế kỷ 20, công nghiệp vải không dệt không ngừng phát triển. Sản phẩm từ vải không dệt rất đa dạng và phong phú. Vải không dệt sử dụng một lần hoặc sử dụng lâu dài có thể sản xuất bằng các công nghệ khác nhau có khối lượng gam từ 20g/m2 đến 2000g/m2. Loại sử dụng một lần phải kể đến các loại có bỉm cho trẻ sơ sinh và người già, mũ và quần áo trong phẫu thuật, khăn lau được tẩm ướt trước, giẻ lau công nghiệp, vải lọc khí và chất lỏng...Loại sử dụng lâu dài bao gồm phụ liệu lót, đệm, vải trang trí nội thất, đệm giường, phủ đệm, vải bọc đệm ghế ô tô, vải địa kỹ thuật, vật liệu lợp, thảm sàn, thảm ô tô, vải không dệt dùng trong nông nghiệp... Năm 1998 sản lượng vải không dệt toàn thế giới đạt 2.462.100 tấn. Dự báo đến 2005 đạt 4.300.000 tấn và tỷ lệ tăng trưởng trung bình hàng năm đạt 8%. Sản lượng vải không dệt tiêu thụ theo các khu vực trên thế giới [9] Khu vực Nghìn tấn 1995 2000 2005 Tây Âu 718 872 1040 Đông Âu 62 104 174 Bắc Mỹ 1033 1194 1364 Nam Mỹ 57 90 130 Châu á 504 824 1246 Châu úc Nam Thái Bình Dương 31 45 58 Các nước khác 100 175 288 Tổng cộng : 2585 3304 4300 Thị trường tiêu thụ vải không dệt lớn nhất hiện nay là Bắc Mỹ: Mỹ, Canada, Mêhicô và Tây Âu, với mức tiêu thụ 2.066 triệu tấn vào năm 2000, chiếm tỷ lệ 62,53% của toàn thế giới. Châu á là thị trường tiêu thụ vải không dệt lớn thứ ba sau Bắc Mỹ và Tây Âu trong đó phải kể đến Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Đài Loan. Châu á sẽ trở thành thị trường lớn nhất đến năm 2005, tiêu thụ 1,25 triệu tấn vải không dệt. Nhìn chung trên toàn thế giới, công nghiệp vải không dệt đang phát triển mạnh với mức độ tăng trưởng tuỳ từng khu vực và thu hút đầu tư của các tập đoàn tầm cỡ của thế giới. ở nước ta, nhu cầu vải không dệt trong các lĩnh vực khác nhau đang ngày càng tăng. Chỉ riêng trong ngành May mặc và da giày, sản phẩm không dệt được sử dụng làm mác nhãn, bông tấm, mex, lót giày... với chủng lại rất phong phú. Tuy vậy, các cơ sở sản xuất sản phẩm không dệt trong nước còn rất ít. Về sản xuất bông tấm, có xí nghiệp liên doanh với HongKong Golden Vtex có công suất 8 triệu yard/năm, công ty khác liên doanh với HongKong Hanoi EVC có công suất 7 triệu yard/năm, công ty 100% vốn Hàn Quốc Viko Moolsan với công suất 12 triệu tấn/năm. Về mex, hiện có hai công ty vẫn đang sản xuất là công ty liên doanh với Đài Loan Việt Phát công suất 4.738 triệu mét/năm và công ty trách nhiệm hữu hạn vốn Hàn Quốc ISA Interlining có công suất 6 triệu mét/năm. Ngành May vẫn chưa sử dụng hết tổng công suất trên do một khối lượng đáng kể vẫn đang được nhập khẩu theo các đơn hàng FOB hay do khách hàng tự cung cấp qua các đơn hàng gia công. Chính vì vậy, trong chương trình tăng tốc đầu tư của toàn ngành Dệt may, Tổng Công ty Dệt may Việt Nam đã đề ra chương trình đầu tư cụ thể trong đó có chương trình đầu tư cụm công nghiệp sản xuất phụ liệu may bao gồm cả mex với mục đích nâng cao chất lượng vải không dệt, đa dạng hoá mặt hàng và cạnh tranh với hàng nhập khẩu. Bên cạnh ngành Dệt may, ngành Da giày Việt Nam đã vươn dậy từ nhiều khó khăn thử thách, vượt qua được cơn suy thoái từ năm 1980-1992 và bắt đầu phát triển từ những năm 1993-1995. Đến nay các sản phẩm từ da và vải giả da của Việt Nam như giày, túi, cặp... đã có mặt ở các thị trường Tây Âu, Đông Âu, Bắc Mỹ, Đông á... cùng với những nhãn hiệu có uy tín trên thị trường thế giới như NIKE, REEBOK, BATA... Bên cạnh những kết quả và những thành tựu của ngành Da giày Việt Nam giai đoạn vừa qua, ngành cũng đã xác định phải khắc phục những yếu kém vẫn còn tồn tại để có thể phát triển hơn trên các chặng đường sắp tới. Thực trạng cung ứng nguyên vật liệu cho ngành giày da hiện nay đang bị lệ thuộc quá nhiều từ nước ngoài. Mà đối với sản xuất giày dép thì giá trị nguyên phụ liệu chiếm tỷ trọng 70% trong giá thành và tiền lương chỉ chiếm từ 10 - 15%. Hiện nay, khách hàng cũng đồng thời là người cung ứng nguyên vật liệu. Do đó làm mất đi nhiều lợi thế sẵn có về nhân công rẻ, chế độ ưu đãi giá sản phẩm của giày và đồ da Việt Nam. Nếu trong nước sản xuất ra được những nguyên phụ liệu này thì ngành giày da sẽ chủ động hơn trong việc đáp ứng các chủng loại, số lượng, thời gian cung cấp nguyên liệu; giá trị kinh doanh thu về cho đất nước và người lao động cao hơn rất nhiều so với làm gia công như hiện nay; tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các ngành kinh tế khác như dệt, nhuộm, giấy, chế tạo máy và phụ tùng, hoá chất, chế tạo khuôn mẫu... Rõ ràng, mục tiêu tăng tốc giải quyết vấn đề nguyên vật liệu nội địa được đặt ra hết sức bức xúc. Nếu sản xuất trong nước từ nguyên liệu thô nhập khẩu với thuế doanh thu không đánh chồng, thì các vật liệu sẽ vừa có giá rẻ, vừa tạo thêm thế cạnh tranh cho sản phẩm; tạo thêm công ăn việc làm trong nước; cung ứng kịp thời, đồng bộ và khoa học hơn cho sản xuất sản phẩm, giảm được nhiều chi phí khác. Có thể nói, trong chiến lược tăng tốc phát triển ngành Dệt may cũng như chiến lược phát triển nguyên vật liệu cho ngành Da giày thì vấn đề phụ liệu đều được quan tâm như một trong những phần quan trọng. Các phụ liệu này hiện nay hầu hết đang được nhập khẩu vào nước ta với số lượng rất lớn và trong đó phải kể tới vật liệu không dệt. Bởi lẽ các cơ sở sản xuất các loại sản phẩm này ở trong nước còn quá ít. Theo định nghĩa của EDANA, “sản phẩm không dệt là tất cả các sản phẩm được sản xuất từ các màng xơ, các đệm xơ (hoặc philămang) được sắp xếp định hướng hoặc ngẫu nhiên. Liên kết bên trong được đảm bảo bởi các phương pháp cơ học, vật lý hoặc hoá học hoặc bởi sự phối hợp giữa các phương pháp khác nhau”. Định nghĩa này cho thấy sản phẩm được tạo ra không phải do sự đan kết giữa hệ sợi dọc và sợi ngang trên máy dệt thoi hay một hệ sợi như trên máy dệt kim. Nguyên liệu ban đầu là xơ cũng qua các công đoạn chuẩn bị, tạo màng xơ, đệm xơ, rồi đệm xơ được liên kết ngay bằng chất liên kết hoá học hay bằng phương pháp cơ học. Phương pháp này cho phép sử dụng nguyên liệu có phạm vi lớn cả về chủng loại và kích thước, công nghệ phong phú, dây chuyền gọn nhẹ và mặt hàng đa dạng. Khi sử dụng đệm philamăng và chất liên kết tổng hợp, giá thành sản phẩm sẽ được giảm đi rất nhiều. Do đó tuy sự ra đời của sản phẩm không dệt muộn hơn so với nhiều loại sản phẩm dệt khác nhưng nó đã nhanh chóng khẳng định vị trí của mình và phát triển với tốc độ rất nhanh. Đề tài này nghiên cứu về các loại phụ liệu dùng cho May mặc và Da giày. Đối với phụ liệu May, đề tài nghiên cứu các loại mex dính, mex không dính và bông tấm. Đồng thời, đề tài nghiên cứu các loại phụ liệu làm lót, pho lót và pho mũi cho giày. Đây là các sản phẩm của vật liệu không dệt với những đặc trưng riêng biệt. Để tìm hiểu những đặc trưng này, cần thiết phải nghiên cứu cứu về vật liệu, về công nghệ sản xuất cũng như ứng dụng thực tế của từng loại sản phẩm. Xuất phát từ thực tế sản xuất trong may mặc và da giày hiện nay, các phụ liệu bằng vật liệu không dệt đa phần được khách hàng cung cấp và chỉ định sử dụng. Các nhà máy May và Da giày sử dụng những phụ liệu này dựa theo những thói quen và kinh nghiệm sẵn có. Giữa các loại phụ liệu được phân biệt nhau theo mã số cùng với vài thông số ít ỏi như thành phần cấu tạo, độ dày... Trong rất nhiều trường hợp, thậm chí một vài thông số đơn giản như trên cũng không được người sử dụng biết đến trong quá trình sử dụng. Một khi muốn tạo ra được sự chủ động trong việc sử dụng vật liệu nói chung, sử dụng phụ liệu nói riêng thì cần thiết phải tìm ra được những đặc trưng kỹ thuật của phụ liệu sử dụng. Có như vậy, người sử dụng mới có thể tìm được loại phụ liệu thật phù hợp cũng như có thể đánh giá dựa theo những đặc trưng kỹ thuật đã cho. Từ nhu cầu thực tế kể trên, đề tài sẽ ứng dụng khoa học về vật liệu để xây dựng một số đặc trưng kỹ thuật chủ yếu, giúp cho việc sử dụng phụ liệu đúng mục đích, đúng yêu cầu và có hiệu quả khoa học kỹ thuật. Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một số loại mex dùng trong may mặc và một số loại vải không dệt dùng làm phụ liệu của giày. Đề tài sẽ nghiên cứu những đặc trưng chủ yếu, tìm hiểu về công nghệ sản xuất, phương pháp đo và cách đánh giá. Dựa vào những kết quả nghiên cứu trên, đề tài sẽ xây dựng những yêu cầu kỹ thuật cho một số chủng loại phụ liệu dùng trong may mặc và da giày. Cùng với những mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu như trên, luận văn có chủ đề: “Nghiên cứu một số đặc trưng kỹ thuật của vải không dệt dùng làm phụ liệu May mặc và Da giày”. CHƯƠNG 1: Tổng quan về vật liệu không dệt dùng cho may mặc và da giày. Sản phẩm không dệt là những tấm, màng xơ hay mền được sản xuất từ các xơ sắp xếp có định hướng hay ngẫu nhiên, liên kết với nhau bằng sự ma sát và/ hoặc sự dính kết và/ hoặc sự bám dính, không kể các loại giấy hay các sản phẩm dệt, dệt kim, nhung, các sợi hay xơ philamăng được đan móc chặt chẽ với nhau, hay có dạng nỉ theo phương pháp cán ướt... nhưng không bằng phương pháp đâm kim. Các loại xơ ở đây có thể là xơ thiên nhiên hay xơ hoá học, xơ stapen hay xơ philamăng hay dạng lưới. [ Theo ISO 9092]. Phân loại vật liệu không dệt theo phương pháp sản xuất Công nghệ Phương pháp ướt Phương pháp khô Xơ Chiều dài xơ Xơ rất ngắn Xơ stapen Xơ philamăng Loại xơ Xơ tổng hợp/bông phế Xơ hoá học Xơ tổng hợp/sợi thuỷ tinh Bột xơ nhão/sợi thuỷ tinh và tự nhiên Tạo đệm xơ Huyền phù Khí động lực học Cơ học Philamăng lắng đọng Đệm xơ Đệm xơ Đệm xơ ngẫu nhiên nằm ngang song song Xe sợi Gia cố sợi Liên kết đệm Hoá học Nhiệt Cơ học Hoá học Nhiệt Cơ học Nhiệt Hoá học xơ thành vải Hoàn thiện Nhuộm, in, xử lý hoàn tất Nhuộm, in, xử lý hoàn tất Nhuộm, in, xử lý hoàn tất Tên sản phẩm Vật liệu không dệt Vật liệu không dệt Vật liệu không dệt Liên kết ướt liên kết khô liên kết khi được kéo sợi 1.1. Nguyên vật liệu dùng trong sản xuất sản phẩm không dệt. 1.1.1. Nguyên liệu dùng làm đệm xơ trong sản phẩm không dệt. Tất cả các loại xơ đều có thể được sử dụng để sản xuất vải không dệt. Thậm chí cả những nguyên liệu rất khó để dệt vải thông thường do xơ quá ngắn, quá thô, giòn, cứng.... vẫn có thể dùng để sản xuất các sản phẩm không dệt. Xơ thiên nhiên. Phần lớn các xơ thiên nhiên là xenlulo với thành phần xenlulo khác nhau. Mỗi loại xơ này có những tính chất riêng. Trong đó, bông vẫn là loại xơ thiên nhiên có thể được sử dụng phổ biến làm vải không dệt. Bông: Thành phần hoá học của bông bao gồm: + 80-90% xenlulo + 6-8% nước + 0,5-1% sáp và chất béo + 0-1,5% protein + 4-6% hemixenlulo và keo pectin + 1-1,8% tạp chất khác H.1.1[1] a) Mặt cắt ngang b) Mặt cắt dọc của xơ bông của xơ bông Qua H.1.1[1] cho thấy hình dạng và cấu trúc của xơ bông rất phù hợp để làm vải không dệt vì thiết diện ngang dạng băng, xoắn ốc, cấu trúc rỗng, độ bền ướt cao và hút ẩm tốt. Hơn thế nữa, độ bền ướt của bông còn cao hơn 10% so với độ bền khô. Do đó xơ bông đã trở thành một trong những vật liệu được sử dụng rất thành công trong sản xuất các loại vải không dệt. Tuy nhiên, trong xơ bông còn chứa nhiều tạp chất, ảnh hưởng lớn đến sản phẩm cuối cùng. Những tạp chất này rất khó có thể tách khỏi xơ bông. Chính nguyên nhân này đã làm cho lượng xơ bông sử dụng trong công nghiệp vải không dệt bị giảm đi khá nhiều. Để mở rộng phạm vi sử dụng, bông còn được pha trộn với các loại xơ sợi khác nhằm thu được những đặc tính cần thiết. Chất lượng của xơ bông phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Chiều dài xơ (10-50mm) + Độ mảnh (1,2-2,6 dtex) + Màu sắc của xơ + Độ sạch + Độ bền (25-50cN/tex) + Độ giãn (7-10%) Bông được trồng cho chất lượng tốt và có hiệu quả ở một số nước như Mỹ, Nga, Trung Quốc, ấn Độ. Đay Xơ đay có các thành phần hoá học sau: + 60% xenlulo + 26% hemixenlulo + 11% keo lignin + 1% protein + 1% sáp và chất béo + 1% tạp chất khác H.1.2[1] a) Mặt cắt ngang b) Mặt cắt dọc của xơ đay của xơ đay Đay được dùng tương đối nhiều trong sản xuất sản phẩm không dệt. Chất lượng của đay phụ thuộc vào đất trồng, khí hậu và phương pháp bóc tách xơ libe từ lớp vỏ. Đay được làm mềm bằng các loại dầu, đủ làm mềm các chất gỗ trong các thớ xơ libe. Xơ đay được cắt thành từng đoạn nhỏ có chiều dài từ 25 cm đến 35cm rồi được chuyển thành dạng tấm. Xơ dừa H.1.3[1] a) Mặt cắt ngang b) Mặt cắt dọc của xơ dừa của xơ dừa Xơ dừa được lấy từ những trái dừa xanh. Sau khi ngâm trong nước biển nóng, các xơ được tách khỏi vỏ nhờ quá trình chải và nghiền. Xơ dừa ban đầu có chiều dài từ 15cm đến 33cm và đường kính từ 50mm đến 300mm và được dùng để sản xuất thảm, đệm bông, vật liệu trang trí nội thất... Xơ protein Lông cừu H.1.4[1] a) Mặt cắt ngang b) Mặt cắt dọc của lông cừu của lông cừu Lông cừu, phần lớn lông tái sinh hay lông ngắn, được dùng để sản xuất sản phẩm không dệt. Sự biến động về chất lượng, các tạp chất trong lông tái sinh và các tính chất hoá lý của nó đã làm hạn chế bớt phạm vi sử dụng của loại vật liệu này. Nhưng sự thay đổi rõ rệt về độ dày của xơ chính là ưu điểm lớn của vải không dệt làm từ loại xơ này. Cụ thể là giữ được hình dạng, độ xốp cao, cách điện và giữ nhiệt tốt... Những nước cung cấp lông cừu cho thị trường thế giới là úc, Nga, NewZealand, Trung Quốc, Achentina, Nam Phi, Uruguay. Tơ tằm H.1.5[1] a) Mặt cắt ngang b) Hình dạng bên ngoài của tơ tằm của tơ tằm Tơ tằm được cấu tạo từ lõi phibroin bao bọc bên trong lớp vỏ xerixin. Do giá thành của tơ tằm rất cao nên nó hầu như không được sử dụng làm nguyên liệu cho vải không dệt mà chỉ dùng để sản xuất một số loại giấy đặc biệt cao cấp. Xơ hoá học Phát kiến về việc sử dụng phế liệu, đặc biệt là phế liệu của ngành dệt cho sản xuất vải không dệt đã góp phần thúc đẩy sự phát triển xơ hoá học vào cuối thập kỷ 50. Với ưu thế về độ sạch, giá cả cạnh tranh, xơ hoá học đã trở thành vật liệu rất phù hợp cho sự phát triển của vải không dệt. Xơ xenlulo Vải không dệt có thể được tạo ra từ các loại xơ xenlulo hay dưới dạng pha trộn với các loại xơ khác. Xơ xenlulo được sản xuất theo hai phương pháp: phương pháp visco và phương pháp oxit đồng amoniac. Trong đó phương pháp visco được sử dụng để sản xuất sản phẩm không dệt. Các loại xơ xenlulo hiện nay được sử dụng để sản xuất sản phẩm không dệt là visco stapen, visco philamăng, đặc biệt visco biến tính với độ mềm cao hơn hoặc độ thẩm thấu tốt hơn..., xơ xenlulo trương nở cao (gấp 2-3 lần so với bông). Với độ dài và độ dày phù hợp, khả năng hút ẩm tốt, xơ xenlulo được xem như một loại vật liệu thích hợp cho sản xuất sản phẩm không dệt. Sản phẩm không dệt sản xuất từ xơ xenlulo cho độ sạch cao và có thể hoàn tất ở các mức độ khác nhau. Xơ tổng hợp Xơ polyamit Trong số tất cả các loại xơ hoá học được sản xuất với số lượng rất lớn, xơ polyamit không phải là loại xơ được sử dụng lâu nhất mà là loại xơ đầu tiên ngay sau xơ xenlulo, được đưa vào sản xuất vải không dệt. Xơ polyamit loại thô 3-120 dtex và loại mảnh 1,6-3 dtex đều được dùng để sản xuất sản phẩm không dệt. Xơ polyamit có độ bền đứt cao, độ đàn hồi tốt nên được sử dụng để sản xuất các loại sản phẩm đòi hỏi độ bền, độ ổn định kích thước và hình dạng trong quá trình sử dụng. Một số đặc trưng của xơ polyamit có thể tham khảo trong bảng sau: Bảng 1.1 [1] Xơ polyamit Độ bền cực đại (cN/tex) Độ giãn dài cực đại (%) Độ bền ướt tương đối (%) Khả năng hút nước (%) Độ ngậm nước ở 20oC và độ ẩm 65% 1,6dtex/40mm (bóng) 50-60 45-55 80-90 10-15 4 3,0dtex/40mm (nửa mờ) 45-55 50-60 80-90 10-15 4 17dtex/80mm (nửa mờ) 40-50 65-75 80-90 10-15 4 22dtex/100mm (nửa mờ) 40-50 55-65 80-90 10-15 4 35dtex/100mm (bóng) 30-40 70-80 80-90 10-15 4 Xơ polyeste Xơ polyeste được dùng rộng rãi trong sản xuất sản phẩm không dệt và được áp dụng nhiều công nghệ sản xuất khác nhau. Polyeste có thể được biến tính một cách dễ dàng để tạo ra một số những tính chất đặc biệt ngoài những tính chất cơ bản của nó. Xơ polyeste có khả năng giữ hình dạng tốt, bền với ánh sáng và thời tiết. Các loại xơ polyeste hay được sử dụng cho vải không dệt là: polyeste thường, xơ polyester có cào tuyết nhẹ, xơ giảm trọng, xơ hai thành phần... Xơ acrylic Xơ acrylic có độ bền cao, tính co kết tốt, bền với tác dụng vi sinh... nên được dùng để sản xuất các sản phẩm không dệt có giá trị. Xơ polyvinyl Xơ này được sử dụng như chất liên kết trong quá trình sản xuất sản phẩm không dệt theo phương pháp ướt. Xơ polyvinyl làm tăng độ cứng sản phẩm. Xơ polyolefin Xơ này có nhiệt độ nóng chảy thấp được dùng trong sản xuất sản phẩm không dệt bằng phương pháp kéo sợi trực tiếp, cán nóng hoặc xuyên kim. Một số tính chất quan trọng của xơ polyolefin đáng được quan tâm như sau: Bảng 1.2 [1] Polyetylen Polypropylen Độ bền cực đại (cN/tex) 50-72 44-94 Độ bền ướt tương đối (%) 95-100 100 Độ giãn dài cực đại (%) 35-20 22-15 Độ co trong nước 95oC 5-10 0-5 Nhiệt độ chảy (oC) 100-120 164-170 Mật độ (g.cm-3) 0,92-0,96 0,90-0,91 Tuy nhiên, sản xuất sản phẩm không dệt từ xơ polyolefin có những nhược điểm sau: + Xơ polyolefin cổ điển không bền với ánh sáng. + Nếu bị kéo giãn, khả năng hồi trở lại kém. + Không hút nước. Nhưng vì loại xơ này rất rẻ so với các loại xơ hoá học khác, cho nên các nhà sản xuất sản phẩm không dệt vẫn phải quan tâm đến nó. Xơ polyolefin vẫn luôn được đề xuất để pha trộn với các loại xơ khác nhằm hạn chế bớt những nhược điểm của loại xơ này. 1.1.2. ảnh hưởng của xơ đến các tính chất của sản phẩm không dệt. Độ dài xơ Độ dài xơ cần thiết được lựa chọn phù hợp với quá trình công nghệ. Nhờ vậy việc sản xuất sẽ thuận lợi hơn và tạo ra phẩm chất lượng hơn cũng như năng suất cao hơn. Tuy phạm vi sử dụng xơ với độ dài rất khác nhau, từ các xơ ngắn, xơ stapen, tơ philamăng, nhưng độ dài xơ thường không vượt quá 120mm. Độ mảnh xơ Độ mảnh xơ ảnh hưởng đến bề dày, độ bóng mịn, độ cứng của sản phẩm không dệt. Các sản phẩm mỏng, mịn thường được sản xuất từ các xơ có độ mảnh 1,5 đến 3 denier. Nếu dùng các xơ mảnh thì mật độ phân bố xơ sẽ cao hơn, diện tích tiếp xúc giữa các xơ sẽ lớn hơn và sản phẩm sẽ có độ cứng cao hơn. Độ quăn, độ dún bề mặt xơ. Độ quăn, độ dún bề mặt xơ ảnh hưởng tới mức độ liên kết của màng xơ và mật độ bề mặt của sản phẩm không dệt. Nếu xơ hoá học tạo xoăn dạng xoắn ốc thì các xơ cấu thành nên màng xơ sẽ được liên kết với nhau chặt chẽ hơn. Còn xơ hoá học xe dún với độ quăn cao sẽ làm cho sản phẩm không dệt đạt độ đàn hồi cao. Độ bền xơ Độ bền xơ quyết định độ bền của đệm xơ. Đối với sản phẩm không dệt được liên kết theo phương pháp cơ học, khi dùng xơ có độ bền cao thì đệm xơ sẽ bền hơn và sản phẩm cũng bền hơn. Đối với các sản phẩm không dệt được liên kết hoá học, ngoài độ bền xơ thì độ bền của sản phẩm còn ảnh hưởng của chất liên kết, điều kiện liên kết và mật độ phân bố xơ. Độ bền nhiệt và độ bền với thời tiết Trong sản xuất sản phẩm không dệt, xơ được lựa chọn phải có độ bền nhiệt và độ bền thời tiết phù hợp để sản phẩm có khả năng chịu nhiệt, chịu ánh sáng, độ ẩm, vi sinh vật... phù hợp với yêu cầu sử dụng. Thậm chí độ bền nhiệt của xơ còn ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện công nghệ trong quá trình sản xuất sản phẩm không dệt. Tính ổn định kích thước Yêu cầu về độ ổn định kích thước rất cần thiết đối với cả vật liệu dệt và vật liệu không dệt. Đối với vật liệu không dệt, tính ổn định kích thước phụ thuộc vào cả tính chất của nguyên liệu xơ và phương pháp công nghệ. Nếu xơ có độ giãn lớn, dễ trương nở trong môi trường thì khả năng ổn định kích thước kém. Khi đó cần thiết phải chọn phương pháp định hình thích hợp để xử lý. Một số tính chất khác Ngoài các tính chất xơ kể trên, sản phẩm không dệt còn chịu ảnh hưởng của các tính chất khác như độ bền với nước, với dung môi, với tác nhân hoá học, tính hấp thụ nước và phân cực của xơ... 1.1.3. Vật liệu liên kết dùng trong sản xuất sản phẩm không dệt. Trong sản xuất sản phẩm không dệt, chất liên kết được gọi là “keo”. Cùng với công nghệ liên kết, chất liên kết góp phần đáng kể tạo nên độ bền cho sản phẩm. Đồng thời chất liên kết còn có vai trò quyết định chủ yếu đến các tính chất khác của sản phẩm. Vật liệu liên kết phải được lựa chọn để đáp ứng được những yêu cầu tính chất của sản phẩm không dệt như độ bền, độ đàn hồi, độ bền giặt ướt hay giặt khô, chống cháy... Trước đây keo liên kết được dùng là cao su thiên nhiên, keo gelatin, keo cazein, hồ tinh bột và những cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên khác. Ngày nay các keo tổng hợp được sử dụng là chủ yếu. Keo tổng hợp cho độ bền tốt hơn, khả năng chịu đựng dung môi tốt hơn, do đó chất lượng sản phẩm dễ dàng được cải thiện. Những keo cao phân tử được sử dụng trong sản xuất sản phẩm không dệt bao gồm cả dạng rắn (bột hoặc hạt), dạng dung dịch và dạng nhũ tương. Các loại keo được dùng làm vật liệu liên kết cho sản phẩm không dệt bao gồm: cao su, nhựa acrylic, nhựa vinylic, polyetylen, polyamit, polyuretan và visco. * Cao su Cao su thiên nhiên Mủ cao su thiên nhiên là một trong những chất liên kết đầu tiên được sử dụng trong sản xuất sản phẩm không dệt. Cao su thiên nhiên dạng mủ mới lấy từ cây có độ dính, kém bền và nhanh biến chất. Mủ cao su là loại nhựa đã được lưu hoá và xử lý đạt các yêu cầu như hạn chế oxy hoá, duy trì lâu tính mềm mại, ít biến màu... Giá thành của cao su thiên nhiên ngày càng tăng nhanh và chất lượng của nó chưa được hoàn hảo do thường bị lão hoá nhanh và giảm bền trong dung môi. Cho nên cao su thiên nhiên đã nhanh chóng nhường vị trí cho các loại cao su tổng hợp và nhựa acrylic trong sản xuất sản phẩm không dệt. Cao su tổng hợp (polybutadien) Polybutadien là cao su tổng hợp đầu tiên được sản xuất công nghiệp trước Chiến tranh Thế giới lần thứ I. Butadien và dẫn xuất của nó cung cấp các loại polyme đàn hồi. Polybutadien có thể lưu hoá như cao su thiên nhiên, rất mềm và tính đàn hồi cao, modun đặc biệt thấp nhưng kém bền trong dung môi. Polybutadien đắt nên nó chưa được sử dụng rộng rãi. Polyme đồng trùng hợp của butadien - styren Đây là polyme đồng trùng hợp cạnh tranh rất lớn với cao su thiên nhiên. Trong polyme này, khi tăng tỷ lệ styren thì độ bền cơ học tăng và độ bền hoá học giảm. Nhựa đồng trùng hợp butadien - acrylonitrin Đây là loại cao su tổng hợp được dùng nhiều nhất trong sản phẩm không dệt. Khi tăng tỷ lệ nitrin acrylic thì khả năng trương nở trong hydrocacbon tốt hơn, độ bền đứt tăng hơn, cứng hơn, bền mài mòn hơn, bền nhiệt nhưng không thẩm thấu không khí. Nhựa nitrin có ái lực tuyệt vời khi được tạo mạng trước trùng hợp với melamin formaldehit, cho khả năng chịu giặt giũ và chịu tẩy rửa tốt so với cao su lưu hoá. Nhựa nitrin bền ở trạng thái khô, bền trong môi trường ẩm ướt và bền trong dung môi chứa clo. Polycloropren Polycloropren đàn hồi, chịu được sự thay đổi của thời tiết, chịu nhiệt (tuy có bị ngả vàng khi nhiệt độ tương đối cao) và dễ lưu hoá. Polycloropren có khuynh hướng kết tủa rõ hơn các cao su khác, nên thường được dùng ở dạng keo. Polym ste của axit acrylic hay axit metacrylic. Những polyme được tạo nên từ este acrylic hay metacrylic là những chất dẻo. Vì vậy việc hình thành có nhiều thuận lợi và dễ liên kết. Nhựa acrylic là polyme bão hoà có độ bền màu và bền với oxy dưới tác dụng của ánh sáng cao và trong trường hợp bị oxy hoá sản phẩm cũng không tăng độ cứng. Nhựa acrylic bền trong dung môi tẩy rửa, ổn định với nước và môi trường ẩm ướt. Nhũ tương acrylic bền cơ học và có độ ổn định cao. Nhựa acrylic được sử dụng rất rộng rãi, rất đa dạng làm vải dựng quần áo, vải trải giường, khăn quàng, băng gạc, khăn bàn, khăn ăn, rèm cửa... * Nhựa vinylic Polyvinyl clorua (PVC) PVC dễ bị oxy hoá nên thường phải pha thêm chất hoá dẻo và chất ổn định. Nhựa PVC được dùng sản xuất các sản phẩm không dệt chịu được hàn nóng, sản phẩm chống cháy như vải nhồi nóng, vải che cửa, vải và sản phẩm trang trí... Vì kém bền với dung môi và đặc biệt là dung môi “clo” nên PVC rất ít được dùng để liên kết đệm xơ - sợi có gốc là PVC. Polyvinyl axetat Polyvinyl axetat có giá thành rẻ được dùng để sản xuất sản phẩm không dệt không yêu cầu chịu được tác dụng của dung môi. Polyvinylic Nhựa có độ dính cao nhưng kém ổn định hình dáng của sản phẩm khi liên kết. Polyvinyl propionat Nhựa này mềm hơn polyvinyl axetat nên không cần làm dẻo và tránh hiện tượng đọng nước. Độ bền với nước và dung môi tương tự như polyvinyl axetat. Tuy nhiên do giá thành khá cao nên loại nhựa này còn được sử dụng chưa nhiều. Polyvinyliden clorua Polyvinyliden clorua được sản xuất từ các monome (CH2 = CCl2). Polyme này bền với nước và dung môi hơn so với PVC. Polyme này giữ được một khả năng trương nở nhất định trong nước nhờ những chất phân tán và chất ổn định không bị khử. Polyvinyliden clorua bị phân huỷ dưới tác dụng của nhiệt và ánh sáng, nhựa chuyển màu vàng rất nhanh. Vì vậy cần dùng chất ổn định hoá học để hạn chế nhược điểm này. * Polyetylen Với giá thành thấp, nhựa etylen được sử dụng nhiều trong sản phẩm không dệt đặc biệt dùng làm vải bồi nhiệt dính. Nhựa này còn chịu tẩy rửa tốt. * Polyamit Polyamit đồng trùng hợp được sử dụng làm vải không dệt. Polyamit chịu mài mòn, bền với xeton, hydrocacbon mạch vòng, hydrocacbon thơm và dung môi clo nhưng tan trong cồn pha nước, pheenol và axit đặc. Dung dịch nhựa rất nhớt gây khó khăn cho việc ngâm tẩm nhưng lại liên kết rất tốt với đệm xơ nylon. Polyamit được dùng để sản xuất sản phẩm không dệt mềm xốp bằng cách ngâm tẩm đệm xơ tổng hợp quăn với dung dịch cồn polyamit. Ngoài ra, nhựa polyamit còn làm chất nhiệt dính trong sản phẩm không dệt. Sản phẩm không dệt từ polyamit thường nhanh bị ố vàng nên hạn chế sản xuất những sản phẩm sáng màu hay mỏng nhẹ. * Polyuretan Đây là loại nhựa có rất nhiều ưu điểm được sử dụng nhiều trong sản xuất sản phẩm không dệt. Đó là độ bền trong dung môi, modun đàn hồi thấp, độ đàn hồi cao, độ mài mòn cao, chậm lão hoá và độ dính tốt. * Visco Nhựa visco- dạng hoà tan của xenlulo được dùng để liên kết những sản phẩm mà cả đệm xơ và chất liên kết đều là xelulo. Dung dịch visco kém ổn định. Do đó sản phẩm không dệt liên kết bằng dung dịch visco được dùng làm khăn sử dụng một lần, vải trải giường... 1.1.4. Những đặc tính của chất liên kết ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm không dệt. Khả năng dính kết Chất liên kết đưa vào sản xuất sản phẩm không dệt phải có khả năng dính kết tốt với các xơ của đệm xơ. Trong các sản phẩm không dệt liên kết bằng keo, độ bền phụ thuộc vào hiệu quả dính kết này. Trong sản phẩm liên kết cơ học thì keo được thấm vào để liên kết cũng góp phần tăng bền cho sản phẩm. Để keo liên kết có hiệu quả thì keo phải có ái lực với xơ sợi. Một sản phẩm không dệt được liên kết tốt thì mặt tiếp xúc giữa chất liên kết và vật liệu xơ không thể bóc tách khỏi nhau được. Độ bền của chất liên kết Cũng giống như độ bền của xơ, chất liên kết bền sẽ cho sản phẩm bền. Nhưng keo có độ bền cao thường lại có độ cứng cao. Do đó làm cho sản phẩm cũng bị cứng. Độ mềm và tính đàn hồi Chất liên kết có độ mềm mại và đàn hồi sẽ cho sản phẩm cũng mềm mại và đàn hồi. Nhựa acrylic có độ mềm với nhiều mức độ khác nhau nhưng tính đàn hồi lại kém. Cao su, đặc biệt là cao su tổng hợp được sử dụng nhiều trong sản xuất sản phẩm không dệt vì nó có tính đàn hồi cao. Độ bền hoá học, độ bền trước tác dụng của ánh sáng, độ bền nhiệt Trong quá trình sử dụng, vật liệu phải tiếp xúc với hoá chất, ánh sáng, nhiệt.. vì chúng phải qua tẩy rửa, giặt giũ, là ép... Vì vậy chất liên kết cũng cần thiết phải đạt được những tính chất thích hợp với yêu cầu sử dụng của từng loại sản phẩm. 1.2. Công nghệ sản xuất sản phẩm không dệt Sản phẩm không dệt được sản xuất theo nhiều phương pháp khác nhau. Có thể phân loại thành 4 nhóm như sau: - Phương pháp khô: Sản suất sản phẩm không dệt theo phương pháp khô được thực hiện theo kỹ thuật của ngành dệt. - Phương pháp ướt: Sản xuất sản phẩm không dệt theo phương pháp ướt được thực hiện trong ngành giấy. - Phương pháp kéo sợi trực tiếp: Sản phẩm không dệt được tạo ra trực tiếp từ các tơ philamăng, cũng theo công nghệ của ngành dệt. - Các phương pháp khác: Sản phẩm được tạo ra với kỹ thuật phối hợp. Trong các phương pháp trên thì phương pháp khô được sử dụng phổ biến nhất. Phương pháp này bao gồm hai công đoạn chính là tạo đệm xơ và liên kết đệm xơ. Ngoài ra, một số sản phẩm đòi hỏi phải có công đoạn xử lý hoàn tất và gia công bổ sung. Các sản phẩm không dệt được sản xuất theo phương pháp khô có công đoạn tạo đệm xơ có thể giống nhau nhưng khác nhau chủ yếu ở kỹ thuật liên kết. Căn cứ vào sự khác nhau của phương pháp liên kết, người ta đã phân biệt sản phẩm không dệt sản xuất theo phương pháp khô thành 2 loại: - Sản phẩm không dệt liên kết hoá học. - Sản phẩm không dệt liên kết cơ học. 1.2.1. Giai đoạn tạo đệm xơ. xé, chải xếp lớp Kiện xơ đ Màng xơ đ Đệm xơ Nguyên liệu xơ được xé tơi, làm sạch rồi phân chải , tạo màng xơ và đệm xơ. Các kiện xơ được xé trên các máy giống như máy đập trong dây chuyền kéo sợi bông hay kéo sợi len. Xơ được xé thành những túm xơ nhỏ và một phần đã thành những xơ riêng lẻ. Sau đó dùng máy chải để phân chải xơ, tạo ra những màng xơ được định hướng hoặc song song, hoặc xếp chéo, hoặc ngẫu nhiên và có định lượng từ 3g/m2 - 10g/m2. Các màng xơ được xếp lớp trên một hệ thống phên tải để tạo thành đệm xơ có định lượng từ 8g/m2 - 100g/m2 hoặc từ 20g/m2 - 100g/m2. Chất lượng của đệm xơ được đánh giá bởi các chỉ tiêu sau: - Độ đều: Độ đều là chỉ tiêu đầu tiên để đánh giá chất lượng sản phẩm không dệt theo nhiều đặc tính khác nhau. Sự đồng đều khi trộn xơ và sự phân bố đều xơ trong đệm là hai yêu cầu quan trọng nhất vì nó quyết định các tính chất vật lý của sản phẩm cuối cùng. Các công đoạn tiếp sau của công đoạn hình thành màng xơ đều có xu hướng làm giảm độ đều đệm xơ. Yêu cầu về độ đều của đệm xơ trong sản xuất không dệt cao hơn so với kéo sợi cổ điển vì không có quá trình ghép hợp nào có thể khắc phục được độ không đều của nó. - Độ liên kết màng xơ: Sau khi hình thành, màng xơ được vận chuyển tới khu vực hình thành đệm xơ và liên kết. Trong màng xơ phải ._.có độ liên kết cần thiết để màng không bị rách, bị đứt hoặc biến dạng. Màng xơ sản xuất theo các phương pháp khác nhau có nhân tố liên kết khác nhau. Khi màng xơ tạo ra theo phương pháp khô, các móc câu và độ xoăn của xơ tạo ra mối liên kết. Đối với màng xơ tạo ra theo phương pháp kéo sợi trực tiếp thì các vòng xơ xếp chồng lên nhau tạo ra liên kết. - Độ dày màng xơ và đệm xơ: Độ dày của đệm xơ được tạo thành trên cơ sở từng màng xơ và tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng của sản phẩm. Bản chất của xơ khác nhau tạo ra màng xơ có độ xốp và do đó có độ dày khác nhau. Các xơ tổng hợp được sử dụng để sản xuất sản phẩm dày, xốp và đàn hồi do tính đàn hồi của loại xơ này. Các đệm xơ có cấu trúc khác nhau cũng có độ dày khác nhau. Mỏng nhất là đệm xơ xếp song song. Độ xốp của đệm xơ xếp chéo là tốt nhất, sau đó là đệm xơ xếp ngẫu nhiên. - Khả năng phủ kín: Sản phẩm không dệt nhẹ hơn sản phẩm dệt (vải) cùng loại và có độ phủ kín lớn hơn. Nếu sản phẩm có độ phủ kín kém thì rất dễ hỏng khi sử dụng. Độ phủ kín phụ thuộc vào cấu trúc của màng xơ. Nếu cùng khối lượng, màng xơ song song và xếp chéo có độ phủ kín tốt hơn màng xơ xếp ngẫu nhiên. Các phương pháp sản xuất khác nhau cũng cho độ phủ kín khác nhau. Sản phẩm sản xuất theo phương pháp ướt có độ kín tốt nhất, sau đó là phương pháp kéo sợi trực tiếp và cuối cùng là phương pháp khô. Ngoài ra, các xơ càng mảnh cho sản phẩm càng kín và xơ hoá học mờ (chứa 4% dioxit titan) cho khả năng phủ kín cao hơn xơ hoá học bóng. - Độ mềm mại: Chất liên kết có vai trò quan trọng làm ảnh hưởng đến độ mềm mại của sản phẩm không dệt. Nhưng vì tỷ lệ xơ trong sản phẩm luôn nhiều hơn chất liên kết nên độ mềm mại còn phụ thuộc vào xơ. Đối với xơ thì bản chất hoá học và độ quăn của xơ là hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới độ mềm mại của sản phẩm. Sự định hướng của xơ sợi chỉ ảnh hưởng phần nhỏ. Những đệm xơ xốp cho sản phẩm mềm mại hơn vì phạm vi dịch chuyển tự do của xơ rộng hơn. Do đó có thể thấy rằng sản phẩm sản xuất theo phương pháp khô sẽ mềm mại hơn sản phẩm sản xuất theo phương pháp ướt. Độ mềm mại và độ mịn của sản phẩm tăng lên khi độ mảnh của xơ tăng lên. Tuy nhiên, độ mịn của sản phẩm còn phụ thuộc vào số lượng đầu xơ tự do nhô ra khỏi bề mặt sản phẩm. 1.2.2. Giai đoạn liên kết đệm xơ Liên kết là công đoạn quan trọng nhất của công nghệ sản xuất sản phẩm không dệt. Liên kết là một công nghệ phức tạp, được thể hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau và trong thực tế phương pháp nào cũng có giá trị. Trong quá trình sản xuất, các nhà sản xuất đêu có những bí quyết riêng. Trong thực tế, phương pháp liên kết hoá học có hiệu quả liên kết tốt hơn, mặt hàng đa dạng và phong phú hơn và đang được áp dụng rộng rãi hơn. Tuy nhiên, phương pháp này còn tồn tại nhiều nhược điểm khó khắc phục hoặc không thể khắc phục như: + Môi trường làm việc ở một số khu vực sản xuất có độc hại. + Một số sản phẩm có ngoại quan và phẩm chất chưa phù hợp với yêu cầu sử dụng. + Quá trình liên kết thường làm thay đổi phần nào đặc tính của màng xơ. Phương pháp liên kết cơ học không có những nhược điểm như trên và cho sản phẩm có ngoại quan gần giống sản phẩm dệt. Nhưng do nguyên liệu khác nhau nên đối với mỗi loại nguyên liệu đòi hỏi các thông số công nghệ riêng, nên quá trình sản xuất không linh hoạt. Do đó phương pháp này ít phổ biến hơn và sản phẩm không đa dạng và phong phú như sản phẩm liên kết hoá học. Liên kết hoá học Liên kết hoá học có thể thực hiện bằng một trong những giải pháp sau đây: + Liên kết liên tục (liên kết toàn phần) + Liên kết gián đoạn + Liên kết bằng chất rắn nhiệt dẻo + Liên kết bởi tự dính + Liên kết bởi sợi tẩm chất kết dính có cán ép nguội Liên kết liên tục (liên kết toàn phần) Liên kết liên tục là liên kết được thực hiện trên toàn bộ bề mặt màng xơ, đệm xơ. Nhiều nghiên cứu đã khẳng định rằng chất liên kết không chỉ tập trung ở điểm tiếp xúc giữa xơ và xơ mà chúng tạo ra một mạng như mạng nhện phủ khắp bề mặt sản phẩm. Khoảng không gian bên trong , ở chỗ giao nhau của xơ không bị chất liên kết bịt kín nên sản phẩm không dệt xốp hơn sản phẩm dệt. Một sản phẩm liên kết lý tưởng khi chất liên kết chỉ đọng lại tại chỗ giao nhau của xơ. Nếu chất liên kết bao phủ toàn bộ xơ thì sản phẩm sẽ bị cứng. Để tạo ra sản phẩm có liên kết gần với liên kết lý tưởng, có thể sử dụng chất liên kết ít thấm hoặc gia công các xơ có tính thấm ướt kém. Sản phẩm liên kết liên tục chiếm phần lớn trong số sản phẩm không dệt liên kết hoá học. Các sản phẩm làm vải dựng, vải lót ra đời sớm nhất. Nếu vải lót cần độ cứng cao thì dùng màng xơ tổng hợp liên kết bằng chất liên kết đàn hồi. Sản phẩm liên kết liên tục cứng vững trong môi trường ẩm, chất lượng tốt hơn giấy lọc và cấu trúc kín hơn vải dệt nên được dung nhiều làm phin lọc chất lỏng. Nhiều sản phẩm không dệt phổ biến khác như khăn trải giường, khăn mặt, khăn lau, đệm lót giày, nền vải giả da... thường dùng là sản phẩm không dệt liên kết liên tục. Liên kết liên tục với chất liên kết phân tán trong nước Chất liên kết dưới dạng chất lỏng và nước được dùng làm chất tải. Nước vừa rẻ tiền, dễ kiếm , không độc hại, không cháy và có độ nhớt thấp. Quá trình liên kết có thể phân thành 3 giai đoạn, thực hiện liên tiếp trên các thiết bị: + Nhúng màng xơ vào bể ngâm + Làm ướt màng và dẫn màng ra + Loại trừ chất liên kết dư thừa Màng xơ được kẹp và di chuyển bằng cặp lưới dẫn. Khe hở giữa hai lưới hẹp dần ở mép ra để ép phần dung dịch dư thừa khỏi màng xơ. Để loại trừ dung dịch dư thừa một cách triệt để, cần phải dùng thêm các trục ép. Việc dùng trục ép chỉ thích hợp cho các loại xơ đàn tính tốt nhơ xơ tổng hợp. Nhưng với xơ xenlulo, quá trình cán ép làm giảm độ xốp của sản phẩm. Để khắc phục nhược điểm này, loại bỏ chất liên kết thừa bằng hút chân không được thay thế cho trục ép. Giải pháp ngâm tẩm dung lưới dẫn có ưu điểm là bảo vệ tốt màng cơ trong quá trình ngâm tẩm nhưng bể ngâm phải lớn, lượng chất liên kết nhiều, vệ sinh cặp lưới phức tạp. Giải pháp này chỉ thích hợp khi sản xuất sản phẩm mỏng. Khi sản xuất sản phẩm dày hơn, người ta dùng cặp trục nhẵn hay đục lỗ để di chuyển mang xơ. Phía dưới trực có lưới nhỏ mà góc ôm của nó cần chọn hợp lý để không làm biến dạng màng xơ. Chất liên kết thừa được 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. Hình 1.6. Nguyên lý ngâm tẩm của thiết bị ngâm tẩm cặp trục ngang 1: Cặp trục ép 2: Miệng cấp dung dịch vào đều đặn 3: Máng đỡ Màng xơ được phên tải dẫn tới khu vực ngâm 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 cán ép khi qua đường nén giữa hai trục. Liên kết liên tục bằng dung dịch nhựa Dung dịch nhựa khác dung dịch chất phan tán bởi độ nhớt khá cao của nhựa. Trong thực tế sản xuất, dung dịch nhựa không được dùng rộng rãi do những nhược điểm sau: + Phải dùng dung môi hữu cơ đắt tiền, độc hại cho người sử dụng và môi trường. + Dung dịch có độ nhớt cao gây khó khăn cho quá trình liên kết và sấy khô. + Chi phí cao hơn nhưng ưu thế không hơn so với sản phẩm dùng chất phân tán. Quá trình công nghệ thực hiện liên kết giống như khi dùng các chất phân tán nhưng cũng có thay đổi ít nhiều cho phù hợp với đặc thù của nhựa. Phương pháp dùng nhựa phải sấy khô thì chất liên kết hình thành những ống nhỏ bao lấy xơ và tạo thành những màng mỏng ở chỗ giao nhau. Còn phương pháp dùng nhựa tự đông cứng trong nước thì chất liên kết tạo thành những hạt nhỏ lấp kín không gian giữa các xơ, các chất liên kết không dính vào xơ, các xơ không bị cố định nên có khả năng gấp, uốn và trượt lên nhau, do đó sản phẩm không bị cứng. Liên kết với chất chất liên kết đánh nhuyễn dạng bọt. Phương pháp liên kết dùng dung dịch lỏng có nhược điểm là lực căng và độ nhớt khá cao làm hạn chế quá trình xâm nhập của chất liên kết vào đệm xơ, các xơ liên kết với nhau kém chặt chẽ. Nếu đánh nhuyễn dung dịch thành bọt thì các bọt này dễ dàng thâm nhập vào đệm xơ mà không phá huỷ cấu trúc của đệm xơ. Khi đó, chất liên kết phải có thêm tác nhân tạo bọt. Bọt liên kết có thể được đánh nhuyễn liên tục ngay trên thiết bị ngâm tẩm hoặc được đánh nhuyễn không liên tục, thực hiện đánh nhuyễn trước rồi mới đỏ vào bể ngâm tẩm. Cách đánh nhuyễn không liên tục được thực hiện đơn giản hơn nhưng không tạo được bọt ổn định lâu, không đáp ứng được cho máy ngâm tẩm làm việc lâu và liên tục. Thiết bị được sử dụng rộng rãi là máy ngâm tẩm dùng trục ép. Hình 1.7. Sơ đồ thiết bị ngâm tẩm dùng trục ép 1: Trục ép có khía 2: Bọt liên kết Phên nằm ngang đưa đệm xơ tới trục ép có khía 1. Khe hở giữa hai trục điều chỉnh khoảng 0,1 - 1 mm. Dung dịch tạo bọt cấp vào từ phía trên à lưu lại ở phía trên của hai trục như một máng ngâm tẩm nhỏ để ngâm tẩm đệm xơ qua đó. Khi qua đường nén giữa hai trục, đệm xơ được cán ép để tăng liên kết và gạt lại chất liên kết thừa. Nhờ kết cấu dạng khía mà hiệu quả liên kết tăng và đệm xơ có xốp tốt hơn so với khi ép bằng trục nhẵn. Liên kết gián đoạn Liên kết liên tục co hiệu quả liên kết tốt nhất bằng cách cố định từng xơ với các xơ bên cạnh. Nhung sản phẩm được liên kết liên tục bị cứng và tiêu tốn một lượng đáng kể chất liên kết dư thừa. Phương pháp liên kết gián đoạn tạo ra sự phân bố chất liên kết hợp lý hơn và một phần xơ tương đối tự do vì không co chất liên kết đem lại tính mềm mại cho sản phẩm. Liên kết gián đoạn được thực hiện theo hai phương pháp: phương pháp phun nhũ và phương pháp in. Phương pháp phun nhũ Thiết bị của quá trình phun nhũ bao gồm một bể chứa nhũ đặt dưới tác dụng áp lực không khí, máy nén khí và hệ thống miệng phun. Đệm xơ được đưa vào buồng phun trên các phên tải ngang, nhũ được phun lên bề mặt đệm xơ. Các miệng phun có thể cố định hoặc di động qua lại. Lưu lượng nhũ phun phụ thuộc vào mặt cắt ngang của mũi phun, áp lực khí nén, tốc độ dịch chuyển của các mũi phun và tốc độ di chuyển của đệm xơ... Hệ thống mũi phun “thiếu không khí” (air - less) cũng được sử dụng nhiều. , trong đó nhũ được phun trong điều kiện thiếu không khí. Dung dịch nhũ được bơm nén dưới áp suất khoảng 10 kg/cm3. ở đầu ra của mũi phun, áp suát thay đổi đột ngột nên chất lỏng nổ tung thành những hạt nhỏ. Nói chung, dung dịch phun nhũ chịu hiệu ứng cắt khi ra khỏi miệng phun, đặc biệt khi dùng hệ thống “air - less". Hiệu ứng này làm mất ổn định phần lớn các chất phân tán nên khi pha dung dịch cần cho thêm chất ổn định. Sản phẩm phun nhũ có độ xốp tương đối cao khi lượng nhũ phun vừa phải và có độ đậm đặc lớn. Nếu nhũ quá đậm đặc và lượng nhũ phun quá nhiều thì áp lực dòng phun đủ làm ép dẹt sản phẩm lại làm cho sản phẩm bị cứng như sản phẩm ngâm tẩm. Đệm xơ thích hợp nhất với phương pháp phun nhũ là đệm xơ ngẫu nhiên do có độ xốp và độ mở cao dễ cho nhũ thâm nhập vào. Xơ càng thô, càng quăn thì liên kết càng thuận lợi. Khi sản xuất các sản phẩm dày cần phun nhũ cả hai mặt. Thông thườ ặc song song. Trục mực đặt chìm trong máng dung dịch để chuyển chất liên kết lên trục in đặt ở giữa. Màng xơ được dẫn qua trục in và trục ép. Trục ép đặt trên cùng và bề mặt được bọc vật liệu đàn hồi. Quá trình liên kết màng xơ được thực hiện ở đây và chất liên kết thừa được gạt ra bằng cơ cấu gạt, trục ép được một băng nhựa lau sạch liên tục. Hình 1.8. Sơ đồ thiết bị liên kết bằng in 1: Màng xơ vào máy 2: Lưới vân chuyển 3: Thùng đục lỗ 4: Những tia nước 5: Sản phẩm ra khỏi máy Chất liên kết cần chọn loại tương đối mềm và dung dịch liên kết cần có độ nhớt cao. Phương pháp in cho phép tạo nhiều kiểu mẫu liên kết, có thể tạo màu sắc và hoa văn trên mặt sản phẩm. Tuy nhiên mỗi hình dạng in liên kết thường kéo theo sự thay đổi nhiều đặc tính của sản phẩm. Tuy nhiên phương pháp này cho độ bền sản phẩm không cao. Đồng thời do yêu cầu độ nhớt cao nên tính ổn định của dung dịch kém. Vì vậy phải chọn chất có tính ổn định thích hợp. Các chất liên kết có thể là chất liên kết phân tán dạng lỏng, chất liên kết dạng bột và dạng nhiệt dẻo. Liên kết bằng chất rắn nhiệt dẻo. Hai phương pháp liên kết liên tục và liên kết gián đoạn đều sử dụng chất liên kết dạng lỏng. Trạng thái lỏng tạo điều kiện thuận lợi để chất liên kết xâm nhập vào màng xơ dễ dàng, tạo thành cầu nối các xơ lại với nhau. Cơ cấu ép góp phần làm tăng hiệu quả liên kết nhưng chủ yếu dùng để loại trừ chất liên kết thừa khỏi màng xơ. Khi dùng các chất liên kết ở dạng rắn, quá trình liên kết hoàn toàn khác. Trong điều kiện thường, liên kết không xảy ra. Chỉ dưới tác dụng cuả nhiệt độ, chất rắn sẽ mềm ra và liên kết được thực hiện. Quá trình này sẽ kết thúc trước khi đạt tới nhiệt độ nóng chảy của chất liên kết. Sau đó đệm xơ được làm lạnh và tạo ra một độ dính kết nhất định. Sản phẩm tạo thành theo phương pháp này có độ bền thấp do chất liên kết tiếp xúc với xơ không tốt. Để tăng độ bền, cần ép đệm xơ trong quá trình sấy nóng. Khi đó độ dày, độ xốp và độ mềm mại của sản phẩm giảm và sản phẩm có thể bị cứng. Liên kết bằng bột nhiệt dẻo Để đảm bảo chất liên kết phân bố đều đặn, người ta dùng màng xơ máy chải tạo đệm xếp chéo. Các màng xơ thành phần được đưa bột vào nhờ dòng khí hút và đặt trên phên vận chuyển để chất liên kết dễ xâm nhập vào màng xơ, đệm xơ, được sâý nóng để bột mềm ra và thực hiện liên kết. Dòng khí phải đạt đủ lưu lượng và nhiệt độ để làm mềm dẻo bột tại khu vực đệm xơ, không làm thổi bọt khỏi đệm xơ. Trong quá trình sấy có thể có sự tham gia của lực ép tuỳ theo yêu cầu của sản phẩm. Hình 1.9. Sơ đồ thiết bị liên kết dùng bột nhiệt dẻo 1: Dòng khí thổi 2: Bột nhiệt dẻo 3: Phên vận chuyển Phương pháp liên kết bằng bột nhiệt dẻo có công nghệ đơn giản, dây chuyền sản xuất ngắn gọn, chất liên kết rẻ nên đem lại hiệu quả kinh tế cao. Liên kết bằng xơ nhiệt dẻo Việc sử dụng xơ nhiệt dẻo để liên kết rất đơn giản. Xơ nhiệt dẻo được trộn đều vào hỗn hợp xơ trước khi hình thành màng xơ và đệm xơ.Về nguyên tắc, các xơ nhiệt dẻo có độ nhiệt dẻo và độ nóng chảy thấp hơn nhiều so với xơ trong đệm. Nhưng ở nhiệt độ cao vừa phải, nhiều loại xơ đã bị ảnh hưởng xấu. Cho nên trong quá trình liên kết không đưa cùng một lúc cả sản phẩm vào khu vực xử lý nhiệt. Hình 1.10. Sơ đồ trục ép sản xuất đệm xơ dùng xơ nhiệt dẻo làm chất liên kết 1: Trục sấy bằng thép mạ crôm 2: Trục bọc vật liệu đàn hồi ở hệ thống ba trục, đệm xơ đi qua những trục sấy nóng trên 1 có bọc vật liệu đàn hồi. Trục 2 được làm nóng gián 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 nóng gián tiếp nhờ hai trục sấy 1. Phương pháp bốn trục đảm bảo được tính chất của xơ nhưng khó liên kết nếu xơ nhiệt dẻo có nhiệt độ hoá dẻo lớn. Việc xác định chính xác nhiệt độ làm việc và áp lực cần thiết là rất khó khăn. Do nhiệt độ của nhiều chất liên kết có phạm vi tương đối rộng và lực ép cũng ảnh hưởng nhiều đến tính chấ sản phẩm cuối cùng. Hai yếu tố này bổ sung cho nhau trong quá trình liên kết. Liên kết bởi tự dính Phương pháp này được ứng dụng để sản xuất các đệm xơ có gốc xenlulo với nguyên tắc là làm cho các xơ trương nở trong môi trường kiềm rồi tự liên kết lại với nhau. Tuy nhiên cần xác định đúng các yếu tố như nồng độ kiềm, nhiệt độ và thời gian ngâm... để đạt được chất lượng yêu cầu. Ban đầu màng xơ xelulo được ngâm trong dung dịch NaOH nồng độ 10-20% giữa hai lưới bằng thép không gỉ, ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường không khí. Sau vài giây, đưa màng xơ (đệm xơ) ra, ép lại và trung hoà bằng axit. Sau khi giặt và sấy khô thu được sản phẩm nhẵn, có mật độ cao, có khả năng hút nước mạnh và bền với các dung môi hữu cơ. Sản phẩm không dệt liên kết tự dính có ngoại quan đẹp, bản chất hoá học đồng nhất, khá bền, nhuộm màu và hoàn tất dễ dàng. Nhưng vẫn còn những nhược điểm như mỏng, cứng và kém thẩm thấu. Liên kết bởi sợi tẩm chất kết dính có cán ép nguội Về nguyên tắc, sợi đã tẩm chất liên kết được đặt lên màng xơ và thực hiện liên kết thông qua cán ép lạnh. Tuỳ theo yêu cầu về độ dày và khối lượng sản phẩm, có thể dính kết hai màng hoặc nhiều màng, hai đệm hoặc nhiều đệm. Hình 1.11. Sơ đồ thiết bị liên kết bằng sợi tẩm chất kết dính. 1, 2: Đệm xơ (dạng cuộn) 3: Sợi tẩm chất kết dính 4: Hệ thống trục cán ép 5: Cuộn sản phẩm ra khỏi máy Đệm xơ tạo thành chủ yếu từ xơ gốc xelulo tận dụng lại, len và một số xơ hoá học khác. Các sợi tẩm chất kết dính thường dùng là bông được xe với độ xoắn thấp để tải được nhiều chất liên kết. Chất liên kết có thể là dung dịch, chất phân tán hay keo nóng chảy. Phương pháp này rất hiệu quả khi liên kết đệm xơ ngẫu nhiên và đệm xơ xếp chéo định hướng theo chiều ngang. Liên kết cơ học Đệm xơ liên kết cơ học được thực hiện theo hai phương pháp: + Phương pháp xuyên kim + Phương pháp khâu đan Phương pháp xuyên kim Phương pháp xuyên kim được sử dụng để sản xuất hoàn chỉnh các sản phẩm không dệt hoặc liên kết hỗ trợ cho các quá trình liên kết khác. Nguyên lý chung của tác động xuyên kim trên các máy xuyên kim là: đệm xơ được phên tải dẫn tới, đi vào giữa hai tấm đục lỗ, tấm dưới đỡ đệm xơ, tấm trên giữ ổn định đệm xơ và bóc gỡ đệm xơ sau khi đã được xuyên kim. Đệm xơ đã được các kim xuyên qua theo một tần số nhất định. Đệm xơ có chuyển động gián đoạn. Độ dịch chuyển và thời điểm dịch chuyển của đệm xơ phù hợp với tần số và thời điểm xuyên kim. Độ đâm sâu của kim vào đệm xơ quyết định nhiều đến độ bền liên kết. Phương pháp khâu đan Kỹ thuật khâu đan tương tự như kỹ thuật xuyên kim. Điểm khác cơ bản là kim khâu đan có khả năng mang chỉ để khâu chắc đệm xơ. Đường khâu tạo thành theo nguyên lý dệt kim đan dọc. Phương pháp này có dây chuyền gọn nhẹ và cho sản phẩm có ngoại quan gần giống sản phẩm dệt, nhưng máy móc phức tạp, năng suất thấp và khó có khả năng tăng năng suất. Máy khâu đan chia làm hai thế hệ. Thứ nhất là các máy Mali ra đời ở Đức, dùng sợi ngoài để liên kết đệm xơ bằng các đường khâu đan. Thứ hai là các máy Arachne ra đời ở Tiệp Khắc, dùng ngay xơ trong đệm để liên kết đệm xơ. Trong các sản phẩm không dệt, sản phẩm không dệt liên kết hoá học có thành phần không đồng nhất đòi hỏi phải được xử lý hoàn tất. Chi phí hoàn tất cho sản phẩm không dệt cao hơn so với xử lý sản phẩm dệt. Vì vậy sản phẩm không dệt thường dừng lại sau khâu liên kết. Tuy nhiên tuỳ từng yêu cầu của mỗi sản phẩm, quá trình xử lỹ hoàn tất sẽ được lựa chọn phù hợp chẳng hạn như: giặt, tẩy, nhuộm màu, chống nhàu, chống ẩm mốc, chống tác dụng của vi sinh vật, làm mềm, làm bóng, cán, là, tạo hạt tạo cát... 1.3. Những đặc trưng của vật liệu không dệt ứng dụng trong ngành may mặc và da giày. Những đặc trưng của vật liệu không dệt đang được nghiên cứu và ngày càng được ứng dụng nhiều trong quá trình điều khiển sản xuất, kiểm tra chất lượng nhằm đảm bảo và hoàn thiện hơn những tính chất của sản phẩm trong phạm vi chi phí cho phép. Yêu cầu đối với các đặc tính của sản phẩm không dệt rất nhiều. Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào từng loại sản phẩm mà một số tính chất được quan tâm với mức độ ưu tiên hơn. Cũng như vật liệu dệt, chất lượng của sản phẩm không dệt có thể được kiểm tra và đánh giá dựa trên những chỉ tiêu sau: + Trọng lượng g/m2 + Độ dày + Độ bền kéo đứt và độ bền kéo giãn + Độ bền xé + Độ bền mài mòn... + Độ bền bóc tách + Độ bền phá nổ + Độ chịu nén + Độ bền giặt thường + Độ bền giặt khô + Độ ổn định kích thước + Khả năng hồi nhàu + Khả năng phục hồi biến dạng + Chất lượng xếp nếp + Độ thẩm thấu không khí + Độ thấm nước + Độ cách nhiệt + Độ chịu nhiệt... Để đánh giá một cách khoa học, các tính chất này phải được kiểm tra dựa theo tiêu chuẩn tương ứng. Một số bộ tiêu chuẩn hiện nay đang được sử dụng phổ biến cho vải không dệt là ISO, DIN, ASTM, EDANA... Trong phạm vi sử dụng làm phụ liệu dùng trong may mặc và da giày, luận văn cho rằng vật liệu không dệt cần phải được kiểm tra, đánh giá một số chỉ tiêu kỹ thuật quan trọng nhằm đạt được hiệu quả sử dụng. Chương 2: Cơ sở khoa học của liên kết trong vật liệu không dệt Vật liệu không dệt được tạo ra theo hai quá trình công nghệ cơ bản là tạo ra màng xơ hay đệm xơ và liên kết các xơ để cho chúng có sự bền vững nhất định. Ngoài ra, lúc cần thiết có thể có quá trình hoàn tất cho vật liệu không dệt có tính năng đặc biệt như chống tĩnh điện, chống thấm... Theo những công nghệ không dệt mới nhất, thường hai quá trình tạo màng xơ và liên kết được thực hiện trong một công đoạn. Việc liên kết các xơ để tạo bền vững cho vật liệu không dệt là một công đoạn cực kỳ quan trọng. Việc lựa chọn phương pháp liên kết và chất kết dính cũng quan trọng như việc lựa chọn nguyên liệu ban đầu. Phân biệt chủ yếu ba phương pháp liên kết cơ bản: * Hoá học * Nhiệt * Cơ học ảnh hưởng của nguyên liệu và thông số công nghệ đến đặc tính kỹ thuật của vật liệu không dệt ảnh hưởng của nguyên liệu và thông số công nghệ đến đặc tính kỹ thuật của vật liệu không dệt liên kết kiểu xuyên kim Độ nhỏ của xơ và độ dài xơ Độ nhỏ của xơ càng mảnh, số xơ trong vật liệu không dệt càng nhiều thì sự bao hợp, liên kết các xơ với nhau càng lớn. Do đó, độ bền kéo đứt càng lớn và độ giãn đứt giảm đi. Mật độ xơ trong vật liệu không dệt càng lớn do sử dụng xơ mịn, số lỗ hổng càng ít đi do đó tính năng thẩm thấu nước, khí càng kém. Thực nghiệm cho kết quả ở bảng 2.1 ảnh hưởng của độ nhỏ xơ đến độ thoáng khí [11] Bảng 2.1 Độ nhỏ xơ (dtex) Độ dài xơ (mm) Mật độ xuyên kim (E/cm2) Độ thoáng khí (m2/s.g) 3,3 6,0 66 66 300 300 1,39E-03 2,82E-03 3,3 6,0 66 66 520 520 1,51E-03 2,87E-03 3,3 6,7 80 80 150 150 1,56E-03 2,99E-03 3,3 6,7 80 80 300 300 1,65E-03 1,65E-03 3,3 6,7 80 80 520 520 2,07E-03 2,67E-03 Độ dài xơ là một yếu tố ảnh hưởng đến vật liệu không dệt kiểu xuyên kim. Tuy nhiên trong thực nghiệm chưa thể hiện rõ. Đặc biệt bề dày (mm) của vật liệu không dệt chịu ảnh hưởng rõ rệt của chiều dài xơ. Xơ càng dài, bề dày tăng lên. ảnh hưởng của độ dài xơ đến bề dày vật liệu không dệt [11] Bảng 2.2 Độ dài xơ L (mm) Độ nhỏ xơ T (dtex) Mật độ xuyên kim (E/cm2) Bề dày a (mm) 60 66 80 3,3 3,3 3,3 150 150 150 3,66 4,57 4,28 60 66 80 3,3 3,3 3,3 300 300 300 3,29 4,26 3,63 60 60 80 3,3 3,3 3,3 520 520 520 2,83 3,63 3,14 Mật độ xuyên kim Mật độ xuyên kim (giai đoạn cuối) có ảnh hưởng lớn đến các đặc trưng của vật liệu không dệt xuyên kim. Mật độ xuyên kim càng cao làm cho bề dày vải và khối lượng g/m2 vải càng giảm. Tăng mật độ xơ trong vải với tăng mật độ xuyên kim gây ra sự bao hợp giữa các xơ tăng lên. Do đó làm tăng độ bền kéo và làm giảm độ giãn. Cần chú ý khi tăng mật độ xuyên kim có thể gây ra tổn thương cấu trúc của vải không dệt và làm giảm độ bền kéo do các xơ bị định hướng lại. Tăng mật độ xuyên kim trong phạm vi từ 150 đến 520 lỗ/cm2 cho thấy độ thấm nước theo chiều đứng chưa thay đổi nhiều (bảng 2.3). ảnh hưởng của mật độ xuyên kim đến độ thấm nước của vải không dệt [11] Bảng 2.3 Mật độ xuyên kim (E/cm2) Độ nhỏ xơ (dtex) Độ dài xơ L (mm) Độ thẩm thấu nước K (mm3/s.g) 150 300 520 3,3 3,3 3,3 60 60 60 2,74E-06 3,02E-06 3,16E-06 150 300 520 3,3 3,3 3,3 66 66 66 2,77E-06 2,80E-06 2,45E-06 150 300 520 3,3 3,3 3,3 80 80 80 3,15E-06 3,17E-06 3,05E-06 300 520 60 6,0 66 66 5,25E-06 5,46E-06 150 300 520 6,7 6,7 6,7 80 80 80 5,76E-06 5,49E-06 4,92E-06 300 520 14 14 100 100 1,08E-05 1,06E-05 Hai thông số về xơ là độ nhỏ và độ dài cùng với thông số công nghệ mật độ xuyên kim ảnh hưởng quan trọng đến một số đặc trưng kỹ thuật của vải không dệt như khối lượng g/m2 , độ dày, độ thoáng khí, độ thấm nước. ảnh hưởng của nguyên liệu và thông số công nghệ đến đặc tính kỹ thuật của vật liệu không dệt liên kết kiểu thuỷ lực (nước) Kiểu liên kết bằng tia nước đã có từ 25 năm trước đây và ngày nay đã sử dụng đến áp suất tia nước rất cao với tốc độ của tia nước đến 100 m/s. Kết quả nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng rõ rệt của chiều dài xơ đến độ bền đứt và hệ số MD:CD (MD - định hướng theo chiều máy; CD - định hướng theo chiều ngang máy). Sự tích tụ của cấu trúc cũng đạt được mức độ tập trung đáng kể mặc dù cường độ tia nước không cao và tiêu hao năng lượng cũng thấp (bảng 2.4). Một số tính chất vật lý tuỳ theo độ dài, độ nhỏ xơ và sự liên kết bằng thuỷ lực[12] Bảng 2.4 Mật độ xốp (g/cm3) Độ bền đứt trung bình (N.m2/100g) Lực (N) ở 10% độ dãn dọc Lực (N) ở 50% độ dãn ngang Tỷ số MD/CD Độ dài xơ mm 38 60 38 60 38 60 38 60 38 60 Độ nhỏ 1,7 dtex Liên kết thấp Trung bình Cao 0,053 0,072 0,074 0,075 0,072 0,073 92,6 180,6 166,6 197,4 187,5 210,4 8,3 15,2 15,3 17,5 22,1 26,7 5,1 19,2 7,9 19,5 9,6 18,7 1,46 1,47 1,71 1,57 1,78 1,68 Độ nhỏ 3,3 dtex Liên kết thấp Trung bình Cao 0,039 0,054 0,066 0,062 0,075 0,073 21,2 66,0 150,2 162,3 176,3 190,1 1,7 4,8 17,5 10,0 30,9 15,9 2,1 4,2 5,9 8,9 5,9 9,7 1,29 1,41 2,64 1,51 2,22 1,53 Ngoài những tính chất vật lý của xơ như độ dài, độ nhỏ còn có mức độ quăn của xơ cùng với mức độ liên kết bằng thuỷ lực ảnh hưởng đến những đặc trưng kỹ thuật của vải không dệt (bảng 2.5). ảnh hưởng của mức độ quăn và cường độ liên kết bằng thuỷ lực đến đặc trưng kỹ thuật của vải không dệt sản xuất từ xơ polypropylen có chiều dài xơ 40 mm, độ nhỏ 2,2 tex. Bảng 2.5 [12] Độ bền đứt trung bình (N.m2/100g) Lực kéo (N) ở độ giãn 10% theo chiều dọc Lực kéo (N) ở độ giãn 50% theo chiều ngang Hệ số MD/CD Mức độ quăn 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Liên kết thấp Trung bình Cao 25,4 24,3 17,2 87,7 52,1 44,8 137,2 108,0 110,8 3,2 2,9 2,4 4,4 3,5 3,6 5,3 4,3 4,4 8,0 7,9 5,9 11,5 11,5 9,4 14,5 14,3 13,1 0,72 0,60 0,54 1,46 1,17 1,09 1,55 1,31 1,32 ảnh hưởng của nguyên liệu và thông số công nghệ đến đặc tính kỹ thuật của vật liệu không dệt liên kết bằng xơ nóng chảy. Liên kết bằng xơ là một trong sáu khả năng liên kết vải không dệt. Phương pháp này có ưu điểm là không dùng dung môi. Xơ liên kết nhiệt không chảy ra mà tạo ra liên kết lẫn nhau hoặc liên kết với đệm xơ (nền) dưới tác dụng nhiệt và áp lực. Chức năng của xơ kết dính có tính cơ học để liên kết móc các thành phần với nhau. Trong trường hợp sử dụng xơ hai thành phần, xơ nào có nhiệt độ nóng chảy cao sẽ tồn tại và xơ có nhiệt độ nóngchảy thấp bọc ngoài sẽ liên kết ở điểm giao nhau giữa các xơ. Trong trường hợp xơ một thành phần có tính dính kết nóng chảy được sử dụng để liên kết với thành phần khác thì sẽ nóng chảy hoàn toàn và mất cấu trúc xơ của nó. Những phân tử chảy ra làm kết dính các điểm giao nhau nhờ khí thổi hoặc tính mao dẫn và bao bọc lấy các xơ nền, tạo ra sợ liên kết chặt chẽ. Hình 2.2 So sánh những đặc trưng liên kết của xơ hai thành phần và xơ một thành phần [15] Xơ hai thành phần: Grilon BA 140; Xơ một thành phần: Grilon KA 140. Hình ảnh chụp bằng hiển vi điện tử [16] của hai loại vải không dệt liên kết theo hai nguyên lý kể trên cho thấy với phương pháp dùng xơ hai thành phần có sự phân bố đồng đều các điểm liên kết. Hình 2.3. So sánh những đặc trưng liên kết của xơ hai thành phần “Grilon BA140” (ảnh bên trái) và xơ một thành phần “Grilon KA 140” (ảnh bên phải) [15]. Hình 2.4. Cấu trúc lỗ và đặc trưng liên kết bằng nhựa và liên kết bằng xơ hai thành phần của vải không dệt dùng làm vải lọc. [15] Phương pháp liên kết bằng xơ hai thành phần và bằng xơ một thành phần để tạo ra vải không dệt có tính năng đặc biệt, ví dụ làm vải lọc, cho thấy loại xơ hai thành phần có ưu việt hơn hẳn. Trong các phương pháp liên kết trên, ngày nay các nước tiên tiến trên thế giới đang đầu tư nghiên cứu để phát triển công nghệ sản xuất vật liệu không dệt với phương pháp liên kết cơ học hoặc bằng thuỷ lực. Vì phương pháp liên kết bằng hoá học gây ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ của con người và làm ô nhiễm môi trường do lượng hoá chất thoát ra trong quá trình sản xuất. Chương 3: Nghiên cứu một số đặc trưng của phụ liệu không dệt trong da giày và may mặc 3.1. Nghiên cứu chức năng của một số phụ liệu không dệt trong mối liên quan với vật liệu: a) Da giày Giày dép rất đa dạng về chủng loại và kiểu dáng. Tuy nhiên kết cấu của chúng thường có 2 phần chính là mũ giày và đế giày. Mũ giày là bộ phận che phủ toàn bộ phía trên bàn chân của chiếc giày. Mũ giày hoàn hảo được hình thành bởi các chi tiết bên ngoài, các chi tiết lót bên trong và các chi tiết tăng cường. + Các chi tiết ngoài được làm từ da boxcal, vải, giả da hoặc phối hợp... Các chi tiết này được thiết kế lắp ráp theo nhiều kiểu khác nhau tạo ra các kiểu giày. Đây được xem là bộ phận quan trọng nhất của mũ giày vì nó quyết định kiểu dáng, màu sắc, độ bền... của mũ giày. + Các chi tiết lót: nằm phía dưới các chi tiết ngoài, tiếp xúc trực tiếp với phía trên bàn chân khi sử dụng. Chúng được làm từ các loại da lót, vải... Các chi tiết lót có tác dụng cải thiện hình thức bên trong của đôi giày; làm cho việc đi khi dùng giày được dễ chịu; gia cố hình dáng của đôi giày và giữ nhiệt cho đôi chân nhất là các loại giày đông. Lớp lót phải có độ giãn phù hợp với lớp ngoài, mà độ giãn nhất thiết không được nhỏ hơn 8%, thoả mãn các tính chất cơ học và phải có độ mềm mại gần giống với vật liệu da. Để đảm bảo tính vệ sinh và sự thoải mái cho đôi chân, vật liệu lót phải có độ hút ẩm tối thiểu là 4mg.cm-2. (8h)-1. Nhiều trường hợp, nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm, người ta đã sản xuất lớp lót này mỏng hơn và nhẹ hơn yêu cầu cùng với lớp nhựa polyvinylclorid hay polyuretan được tráng phủ dầy lên đã làm cho độ thẩm thấu giảm đi. Các chi tiết lót là phần thiết yếu của mũ giày nhất là giày da truyền thống, giày chất dẻo, ủng cao su... Tuy nhiên, ở một số loại giày mềm hoặc giày hè đôi khi người ta không cần phải làm lót. + Các chi tiết tăng cường: nằm giữa các chi tiết ngoài và chi tiết lót. Chúng có tác dụng tăng cường mũ giày ở những chỗ kéo căng nhất khi định hình mũ giày trên phom, ví dụ gót giày,... hoặc những chỗ dễ bị biến dạng khi sử dụng giày như má giày, hoặc chỗ có sự liên kết giữa các nguyên liệu có tính khác biệt như ô-dê,... Các chi tiết tăng cường thường được làm từ vải không dệt hoặc vải dệt ít bai dãn. Ngoài ra khi gò mũi giày trên phom, người ta còn đưa vào chi tiết ngoài và chi tiết lót nhữ._.