Tài liệu Luận văn Thiết kế qui trình công nghệ tiền xử lý, nhuộm và hoàn tất vải dệt kim từ sợi pe co 67-33 với công suất 2000 tấn một năm

Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội MỞ ĐẦU May mặc là một nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày của con người. Nó không những giúp cho con người chống đỡ thời tiết, khí hậu thiên nhiên mà còn tô điểm cho cuộc sống thêm tươi đẹp. Ngành dệt nước ta đang phát triển khá nhanh và đang tập trung vào các mặt hàng chất lượng cao để xuất khẩu. Tổng kim ngạch xuất khẩu năm 2005 đạt tới 4,8 USD, chỉ đứng thứ hai sau dầu khí. Theo chiến lược của ngành dệt may tính đến năm 2010 kim ngạch xuất khẩu của ngành sẽ đạt tới 10 tỷ USD. Trong các mặt hàng xuất khẩu thì hàng dệt kim có một ý nghĩa đáng kể. Hàng dệt kim thường may thành phẩm rồi mới đem xuất khẩu và hình thành các xí nghiệp dệt may khép kín, trong các xí nghiệp này thì khâu nhuộm - hoàn tất đóng một vai trò hết sức quan trọng có tính chất quyết định đến lượng sản phẩm cuối cùng. Trong số các hàng dệt kim thì các mặt hàng Pe/Co được quan tâm sản xuất ngày càng nhiều và sử dụng rất phổ biến trên thế giới. Tỷ lệ pha giữa Polyeste và Cotton thường là: 65/35; 67/33; 85/15. Tỷ lệ PES càng cao thì sợi càng bền nhưng sản phẩm sẽ cứng và kém hút ẩm, bởi vậy xí nghiệp được thiết kế sẽ dùng loại vải Pe/Co 67/33 là vừa phải. Các mặt hàng của xí nghiệp sản xuất (vải trắng và vải màu) chủ yếu là để may quần áo mặc ngoài, quần áo thể thao, quần áo thu đông... Trong khuôn khổ của bản đồ án này, việc thiết kế chỉ tập trung vào khâu công nghệ tiền xử lý nhuộm và hoàn tất cho các mặt hàng xí nghiệp sản xuất. Với nhiệm vụ thiết kế xí nghiệp nhuộm- hoàn tất vải dệt kim từ sợi Pe/Co 67/33 với công suất 2000 tấn/năm, được xây dựng mới hy vọng sẽ góp phần vào sự tăng trưởng chung của ngành dệt may nước ta. GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 1 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ LÀM SẠCH HÓA HỌC VẢI DỆT KIM I - ĐẶC ĐIỂM CỦA VẢI DỆT KIM TỪ SỢI PES/CO. Để tạo ra các loại sản phẩm phong phú, đa dạng, sử dụng rộng rãi, đáp ứng được nhu cầu của khách hàng, hiện nay người ta đặc biệt chú ý đến việc phát triển các mặt hàng vải pha. Vải polyeste pha bông là loại vải khá phổ biến hiện nay, được sản xuất cả các mặt hàng dệt thoi và dệt kim. Các mặt hàng Pe/Co dệt thoi được dùng để may quần áo mặc ngoài theo các kiểu thời trang. Còn hàng dệt kim Pe/Co được dùng nhiều để may quần áo mặc ngoài, quần áo tắm, quần áo thể thao… Vải polyeste pha bông có nhiều đặc tính quý của xơ PES như ít nhàu, giữ nếp cao, độ bền cơ lý cao, thời gian sử dụng dài, dễ giặt, mau khô, do có một lượng bông nhất định nên tính chất vệ sinh của vải so với các loại vải tổng hợp tăng lên rất nhiều. Mặt khác, khi pha trộn xơ bông và xơ polyeste với nhau còn nhằm mục đích tận dụng ưu thế của mỗi loại xơ, tạo nên các mặt hàng mới kết hợp được những tính chất chung của mỗi loại xơ. Xơ bông tuy hút ẩm, hút mồ hôi tốt nhưng bị nhàu, độ bền thấp, thời gian sử dụng ngắn; còn xơ polyeste thì bền hơn, ít chịu tác dụng của vi sinh vật, lại có khả năng chống biến dạng cao, giữ nếp lâu. Chính vì vậy mà người ta thường pha trộn xơ bông và xơ polyeste để bổ sung những tính chất quý cho nhau, hạ giá thành của sản phẩm, phát huy được những ưu điểm và hạn chế được nhiều nhược điểm của mỗi loại xơ. 1.1 - Xơ bông (Cotton). Trong số các xơ xenlulô thiên nhiên chỉ có xơ bông được sử dụng nhiều và thích hợp với các mặt hàng dệt kim. Bông là loại xơ được sử dụng từ lâu đời để dệt nhiều mặt hàng may mặc, do nhiều đặc tính quý của mình nên hiện nay bông vẫn còn chiếm vị trí hàng đầu (gần 50 %) tổng số khối lượng các loại xơ dùng trong công nghiệp. GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 2 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Xơ bông thu hoạch từ quả của cây bông, có danh từ thực vật học là Gossipium, nó là một tế bào thực vật có hình dải dẹt với nhiều thành mỏng và một rãnh nhỏ trong lõi xơ chứa nguyên sinh chất làm nhiệm vụ nuôi xơ. Tùy theo giống và điều kiện trồng trọt mà chiều dài trung bình của xơ bông có thể trong khoảng từ 22 đến 50mm, còn đường kính trung bình của xơ từ 1825m (1 = 10-6m). Khối lượng riêng của xơ bông là 1,53g/cm 3. Ở điều kiện tiêu chuẩn xơ bông có hàm ẩm là 88,5%. Khi quan sát bằng kính hiển vi sẽ thấy xơ bông có hình dải dẹt, đầu trên nhọn khép kín và bị xoắn nhiều hơn đầu dưới, đầu dưới liền với hạt bông nên bằng. Trong công nghiệp dệt và dệt kim, xơ bông được chia làm nhiều cấp tùy theo độ dài, độ xoắn, độ đồng nhất, độ trắng, tỷ lệ tạp chất và nhiều chỉ tiêu khác nữa. Sợi bông dùng cho dệt kim thường là loại sợi chải kỹ, có chỉ số cao, kéo từ loại bông tốt nhất, xơ dài và có chứa ít tạp chất cơ học. Thành phần hóa học của xơ bông chín kỹ trung bình theo(%) chất khô tuyệt đối như sau: Xenlulô: 94 Sáp bông: 0,6 Axít hữu cơ: 0,8 Chất pectin: 0,9 Hợp chất chứa nitơ: 1,3 Tro: 1,2 Đường : 0,3 Những chất chưa biết: 0,9 Qua số liệu trên đây cho thấy tạp chất thiên nhiên của xơ bông chỉ chiếm trung bình vào khoảng 6%. Những loại bông chín chưa kỹ, nghĩa là thu hoạch non, thường có tỷ lệ xenlulô thấp hơn và tỷ lệ tạp chất cao hơn. ở những loại bông thu hoạch bằng cơ giới do chứa mảnh vỏ và hạt chưa tách GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 3 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội sạch nên trong thành phần tạp chất còn có cả lignin, đây là một trong số các tạp chất khó tách sạch hơn cả. Trong quá trình làm sạch hóa học, để đảm bảo cho sản phẩm đạt được độ trắng, độ mềm mại và độ hút ẩm cao, người ta phải dùng mọi biện pháp xử lý để tách sạch các tạp chất trên. Về cấu trúc lý học, xơ bông được cấu tạo từ nhiều lớp các mạch đại phân tử xenlulô, các lớp này khác nhau về bề dầy và hướng, nhưng đều sắp xếp đồng tâm với trục xơ. Trong mỗi lớp, các mạch đại phân tử lại kết bó với nhau thành từng chùm, nhiều chùm kết lại thành thớ. Giữa các chùm và các thớ này là một hệ thống vi mao quản có đường kính từ 1100nm (1nm=10-9m). Các chùm và các thớ của mạch đại phân tử xenlulô sắp xếp tương đối song song với trục xơ; ở một bộ phận nhất định chúng sẽ sắp xếp khá chặt chẽ, có độ định hướng cao nên tạo thành cấu trúc vi tinh thể; những bộ phận còn lại có cấu trúc kém chặt chẽ hơn nên tồn tại ở dạng vô định hình. Tỷ lệ cấu trúc vi tinh thể của xơ bông trong khoảng 4070%. Trong giữa xơ bông có một rãnh nhỏ chứa nguyên sinh chất làm nhiệm vụ nuôi xơ. Do xơ bông được cấu tạo chủ yếu từ xenlulô nên tính chất hóa học của xenlulô cũng chính là tính chất hóa học của vải bông. 1.1.1- Cấu tạo hóa học của xenlulô. Xenlulô là thành phần chính của các tế bào thực vật, tạo cho xơ có độ bền cơ học cần thiết. Xenlulô chiếm tỷ lệ chủ yếu của xơ bông (94%) và của các xơ xenlulô nhân tạo (9296%). Về cấu tạo hóa học, xenllulô thuộc về lớp hydrat cacbon cấu tạo từ 3 nguyên tố: cacbon, hydro, oxi. Mạch phân tử của xenlulô rất dài nên còn gọi là đại phân tử, hợp thành từ nhiều khâu đơn giản hay mắt xích giống hệt nhau. Các khâu đơn giản này là gốc d-gluco-pyranô có công thức là C 6H10O5. Như vậy, công thức tổng quát của mạch xenlulô là: (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n n: gọi là hệ số trùng hợp (hệ số này thay đổi đối với mỗi loại xơ) VD: xơ bông n = 10.000 15.000 GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 4 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Xơ vixco: n = 350  450 GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 5 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Công thức cấu tạo của xenlulô có dạng tổng quát: HO H OH H H CH2OH OH H H H O O CH2OH H O H OH O H H H OH H H OH OH H O CH2OH H H O O OH H OH H H CH2OH H OH n Trong mỗi khâu đơn giản của mạch đại phân tử của xenlulô có chứa 3 nhóm hidroxyl tự do (nhóm -OH), tổng số nhóm này trên toàn mạch rất lớn, vì vậy xơ xenlulô dễ thấm nước, dễ hút ẩm, dễ hút mồ hôi và dễ trương nở khi ngâm vào nước so với các xơ tổng hợp. 1.1.2 - Các tính chất hóa học của xenlulô. Các tính chất hóa học của xenlulô do thành phần và cấu tạo hóa học của nó quyết định. Dưới đây là những tính chất chính của xenlulô: - Độ bền nhiệt: Xenlulô tương đối bền nhiệt; khi xử lý trong dung dịch kiềm loãng, không có mặt không khí, ở 1001300C trong thời gian 46h; hoặc khi sấy hay gia nhiệt ở 1902000C trong 25 phút; xenlulô vẫn chưa bị tổn thương gì đáng kể. Nhưng ở nhiệt độ 2700C xenlulô bắt đầu bị vàng và bị phá hủy cục bộ, từ 3704000C trở lên nó bắt đầu bị nhiệt hủy, mạch phân tử bị cắt ngắn nên giòn, dễ nghiền nát. Ở nhiệt độ cao hơn nữa xenlulô sẽ cháy mà không qua giai đoạn mềm và chảy lỏng. Xenlulô cháy với ngọn lửa lan nhanh, thoát ra mùi khét giấy, để lại tàn trắng dễ vụn nát. - Độ bền với axít: Xenlulô rất kém bền với tác dụng của axít, nhất là các axít mạnh như: HCl, H2SO4, HNO3, đặc biệt là với các dung dịch axít đậm đặc và ở nhiệt độ GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 6 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội cao. Dưới tác dụng của các dung dịch axít, mạch đại phân tử của xenlulô sẽ bị thủy phân và đứt thành nhiều đoạn ngắn làm cho độ bền cơ học của nó giảm đi nhanh chóng. Khi xenlulô bị thủy phân hoàn toàn thì sản phẩm thu được cuối cùng sẽ là glucô theo phản ứng: (C6H10O5)n + nH2O ( axít) nC6H12O6 Trong công nghệ tiền xử lý, nhuộm và in hoa vải bông, nhiều trường hợp phải dùng các dung dịch axít để gia công, khi này cần khống chế các thông số kỹ thuật cho phép như: nồng độ, nhiệt độ và thời gian để đảm bảo không ảnh hưởng đến độ bền của xơ. - Độ bền của kiềm: Xenlulô tương đối bền với các dung dịch kiềm, vì vậy người ta vẫn dùng các dung dịch xút loãng (10  30g/l) để nấu vải bông và dung dịch xút đậm đặc (280  300g/l) để làm bóng vải bông. Tuy nhiên nếu có mặt đồng thời của kiềm và oxi của không khí ở nhiệt độ cao thì xenlulô sẽ bị oxi hoá làm cho độ bền cơ học của nó bị giảm. Vì vậy khi xử lý vải bông bằng dung dịch kiềm ở nhiệt độ cao người ta thường dùng các thiết bị kín và khử hết không khí ra khỏi thiết bị hoặc thêm chất khử vào dung dịch. Kết thúc quá trình xử lý cần phải giặt sạch kiềm còn lại trên vải. - Độ bền với muối: Các dung dịch muối trung tính (như NaCl, Na 2SO4...) không ảnh hưởng gì đến xenlulô; còn các muối có tính axít ( như NaHSO 4, NaH2PO4...) cũng có tác dụng thuỷ phân xenlulô như axít nhưng ở mức độ thấp hơn. Các dung dịch muối có kiềm (như Na2CO3, K2CO3, NaHCO3...) cũng có tác dụng với xơ xenlulô như các dung dịch kiềm nhưng ở mức độ yếu hơn. Xenlulô trương nở mạnh và hòa tan dần trong dung dịch đậm đặc của các muối: LiI, LiCNS, KCNS. Đặc biệt xenlulô hòa tan trong dung dịch đồng- amoniac GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 7 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội [Cu(NH3)m(OH)2]. Người ta ứng dụng tính chất này để hòa tan xenlulô trong công nghệ sản xuất xơ đồng- amoniac. - Độ bền với chất khử và chất oxi hóa: Xenlulô bền với tác dụng của chất khử, còn dưới tác dụng của chất oxi hóa sẽ biến thành oxít xenlulô, làm cho mạch đại phân tử bị đứt, làm gãy độ bền cơ học và độ bền hóa học và mất dần tính chất sử dụng. Tùy theo loại chất oxi hóa và điều kiện chịu tác dụng cụ thể mà xenlulô bị oxi hóa ít hay nhiều. Khi tẩy trắng vải bông và vải dệt từ các xơ xenlulô nhân tạo người ta vẫn dùng các chất oxi hóa như: NaClO, NaClO 2, H2O2... để tránh cho xenlulô không bị hư hại, khi sử dụng các tác nhân này cần phải thực hiện đúng các điều kiện công nghệ cho phép. - Tác dụng của nước: Xenlulô không hòa tan trong nước, nhưng do trong mạch phân tử của nó có chứa nhiều nhóm có khả năng hút ẩm (nhóm -OH ) nên xơ xenlulô thuộc về loại xơ ưa nước. Ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 25 0C, độ ẩm tương đối của không khí là 65%) hàm ẩm của các xơ xenlulô trong khoảng 79%, còn khi độ ẩm của không khí cao hơn thì tiêu chuẩn này có thể đạt tới 1213,5%. Nhờ có các tính chất này nên các mặt hàng dệt từ xơ xenlulô đều dễ thấm hút mồ hôi và thoáng khí. Khi ngâm vào nước xenlulô bị trương nở mạnh cả về tiết diện ngang lẫn chiều dài. Tùy theo mỗi loại xơ mà mức độ trương nở có khác nhau, thí dụ khi ngâm vào nước xơ bông trương nở theo tiết diện ngang 1420%, còn chiều dài chỉ tăng từ 12%. - Tác dụng của ánh sáng, khí quyển và vi sinh vật: Xenlulô kém bền dưới tác dụng của ánh sáng và khí quyển, dưới tác dụng đồng thời của ánh sáng, hơi nước (ẩm) và oxi của không khí nó sẽ bị oxi hóa thành ôxít xenlulô, làm cho độ bền của vật liệu hay vải giảm dần. Các tia GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 8 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội tử ngoại có bước sóng  < 360nm có tác dụng phá hủy xơ xenlulô mạnh hơn cả. Xenlulô còn bị phá hủy bởi nấm mốc và vi khuẩn, đặc biệt là trong điều kiện ẩm ướt và nhiệt độ thích hợp. Khi bị nấm mốc phá hủy trên mặt sản phẩm sẽ xuất hiện các đốm màu nâu, còn khi bị vi khuẩn phá hủy thường không có dấu hiệu nào để nhận biết cả, nhưng sản phẩm sẽ bị mục nát dần do tác dụng phân hủy xenlulô của những chất do nấm mốc và vi khuẩn tiết ra. 1.1.3 - Các tạp chất thiên nhiên của xơ bông. Bông là xơ dệt truyền thống, vì vậy không những cấu tạo và các tính chất của xơ bông đã được nghiên cứu từ lâu, mà các tạp chất của xơ bông cũng được nhiều tác giả nghiên cứu khá kỹ và chi tiết. Trong số các tạp chất của xơ bông thì chất pectin, sáp bông, hợp chất chứa nitơ, các loại đường và các nguyên tố kim loại trong thành phần của tro là những tạp chất được nghiên cứu nhiều hơn cả. Dưới đây là khái quát về cấu tạo và tính chất của những tạp chất thiên nhiên chủ yếu của xơ bông. - Chất pectin: Các tác giả nghiên cứu về vấn đề này đều thống nhất pectin không phải là một hợp chất hữu cơ thuần nhất mà là một nhóm các hydrat cacbon có nhiều trong nhựa cây, trong quả xanh. Trong xơ bông chín hàm lượng của chất pectin dao động trong khoảng từ 0,9 đến 12% tùy từng loại bông. Thành phần của pectin khá phức tạp, trong đó axít polygalacturonic ở dạng muối canxi và magiê hoặc ở dạng đã bị metoxyl hóa 1 phần nhóm cacboxyl chiếm tỷ lệ chủ yếu. Thành phần 1 đoạn mạch của hợp chất này được trình bày như sau: H H …O H OH H OH H H H O OH H OH H H H O O GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 9 COO Ca COOH 2 H OH H OH H O… H H O O C Thị Phương Oanh SV: Nguyễn OCH3 O Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Tính chất chung của pectin là khó hòa tan trong nước lạnh, trong nước sôi hòa tan không hoàn toàn, nhưng hòa tan triệt để hơn trong dung dịch amoni axalat (COONH4)2 và các dung dịch kiềm. Người ta khẳng định rằng phần hòa tan trong nước của chất pectin là hỗn hợp các polysaccarit khác nhau có hệ số trùng hợp (chỉ số DP) thấp và các nhóm hydroxyl ở dạng tự do, còn phần không tan trong nước chủ yếu là axít polygalacturonic, 1 số khâu đơn giản đã chuyển thành dạng muối canxi, magiê hoặc bị metoxyl hóa. Trong quá trình tiền xử lý vải bông, chất pectin được hòa tan và tách ra khỏi vải khi nấu bằng dung dịch kiềm ở nhiệt đồ trên 100 0C với áp suất tương ứng. Nhờ pectin được làm sạch mà sau khi tiền xử lý vải bông mềm mại hơn. - Sáp bông: Sáp bông là hỗn hợp phức tạp của nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau, hàm lượng của nó tính theo khối lượng xơ bông khô tuyệt đối thường từ 0,41,2% tùy thuộc vào độ chín và nguồn gốc bông. Sáp bông có thể được tách ra khỏi xơ bằng các dung môi hữu cơ như: cồn, axetôn, benzen, toluen, ête dầu hỏa, metylen clorua và tetraclorua cacbon. Thành phần chủ yếu của sáp bông là các rượu phân tử cao (rượu béo), các axít béo ở dạng tự do và dạng đã bị este hóa. Điểm nóng chảy của sáp bông dao động trong khoảng 68800C. Chức năng của sáp bông là để bảo vệ xơ, làm cho xơ trơn mượt, giảm ma sát và chống thấm nước. Sáp bông chủ yếu nằm ở mặt ngoài xơ, một phần nhỏ nằm trong thành bậc nhất (khoảng 8% tổng lượng sáp của xơ bông). Dưới đây là thành phần của sáp bông được thống kê từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau: Tên cấu tử chính Thành phần (%) theo khối lượng khô GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 10 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Những chất không bị xà phòng hóa 50  77 Các rượu béo 40  52 Các axít béo 23  47 Các este và polyterpen 3  18 Thành phần phần trăm của những chất không bị xà phòng hóa (các este của axít béo và rượu béo phân tử cao, các rượu béo, các hydrocacbon, sterol và polyterpen) phụ thuộc không những vào nguồn gốc xơ bông, mà còn phụ thuộc vào mẫu bông được nghiên cứu, gồm: Cacbon 80,38%, hydro 14,51%, oxy 5,11%. Trong số các axít béo của sáp bông ở dạng tự do hay ở dạng hợp chất thì axít palmitic và stearic chiếm tỷ lệ lớn cả. Dưới đây là những axít béo chủ yếu có trong sáp bông: Tên axít Palmictic Oleic (không no) Stearic Lignoceric (carnaubic) Cerotic Montanic Công thức hoá học C15H31COOH C17H33COOH C17H35COOH C23H47COOH C25H51COOH C27H55COOH Trong số những rượu phân tử cao (rượu béo) tìm được ở sáp bông thì những rượu có số cacbon tử C24 đến C30 chiếm tỷ lệ lớn hơn cả, những rượu này không tan trong nước, rất khó tách ra khỏi vải. Trong quá trình tiền xử lý vải bông, để làm sạch sáp bông người ta phải dùng dung dịch kiềm và chất nhũ tương để nhũ hóa sáp ở nhiệt độ cao trên 1000C. - Hợp chất chứa Nitơ: Hợp chất chứa nitơ của xơ bông gồm các muối của axít nitric (HNO3) và một phần ở dạng hợp chất protein, chiếm từ 11,3% xơ, tập trung chủ yếu ở lõi xơ và có một phần ở thành bậc nhất. Theo tính chất hóa học, có 1517% GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 11 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội hợp chất chứa nitơ của xơ bông có thể hòa tan trong nước sôi phần còn lại (8085%) chỉ bị tách khỏi xơ khi xử lý nhiều giờ bằng dung dịch kiềm ở nhiệt độ trên 1000C. Công thức hóa học của các hợp chất protein của xơ bông còn chưa được xác định đầy đủ. Trong quá trình tiền xử lý, dưới tác dụng của kiềm các hợp chất chứa nitơ của xơ bông sẽ bị làm sạch khỏi xơ. - Chất khoáng Tro (Tro): Khối lượng tro của xơ bông chiếm trên 1% so với khối lượng xơ bông tuyệt đối, tùy thuộc vào nguồn gốc bông. Tro của xơ bông chứa chủ yếu các hợp chất vô cơ, đáng chú ý hơn cả là muối của sắt và nhôm, khi còn lại trên vải những ion kim loại của các muối có thể kết hợp với một số thuốc nhuộm làm cho ánh màu của chúng bị biến đổi; còn các muối của photpho và silic thì có thể kết hợp với các ion của kim loại kiềm tạo thành dạng không tan bám chặt vào vải. Thành phần tro của xơ bông chủ yếu là các muối tan của kali và natri, các muối không tan là của kim loại kiềm thổ, oxít sắt, oxít nhôm và oxít silic. Khi hòa vào nước, dung dịch tro của xơ bông có kiềm tính do các oxít Na 2O và K2O hòa tan tạo nên. - Các hợp chất khác: Trong thành phần tạp chất của xơ bông, ngoài chất pectin sáp, hợp chất chứa nitơ, hợp chất khoáng người ta còn tìm thấy một số hợp chất khác với hàm lượng nhỏ hơn nhiều các hợp chất kể trên.  Hemi xenlulô là hỗn hợ của nhiều polysaccarit, không hòa tan trong nước những dễ hòa tan trong dung dịch kiềm loãng và dễ bị thủy phân bởi dung dịch axít loãng.  Các đường đơn như đường fructo, đường malto và đặc biệt là đường gluco. Hàm lượng của những đường này tuy không lớn, chỉ chiếm khoảng 0,3% khối lượng bông, nhưng có thể gây dính trong quá trình kéo sợi. GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 12 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội  Các axít hữu cơ có trong xơ bông có thể chiếm từ 0,30,5% khối lượng xơ, tùy theo độ chính xác của xơ bông. Những axít gồm có: axít malic, axít citric, axít oxalic và một vài axít hữu cơ khác nữa.  Các chất màu thiên nhiên, có hàm lượng rất nhỏ, thường gặp là các pigment màu lục nhạt hoặc màu xám, có cấu tạo kém chặt chẽ, dễ bị mất màu dưới tác dụng của chất oxi hóa.  Li – nhin (lignin) là hợp chất có cấu tạo phức tạp, bông thu hoạch thủ công không chứa li-nhin; hợp chất này chỉ có trong các loại bông thu hoạch cơ giới do mảnh lá, cành và vỏ hạt bông lẫn vào. 1.2 - Xơ polyeste (PES). Đầu năm 1950 trên thế giới xuất hiện công nghiệp sản xuất sợi tổng hợp. Trong số các loại sợi tổng hợp thì sợi PES được quan tâm nhiều bởi chúng có nhiều tính ưu việt mà các loại sợi khác không có như: bền cơ học, bền nhiệt, bền ánh sáng, bền hóa học và giá thành hạ, ít nhàu. Những năm gần đây công nghệ sản xuất và sử dụng sợi PES có nhịp độ phát triển nhanh và đứng đầu so với các loại sợi tổng hợp khác. Bên cạnh những ưu điểm trên xơ PES còn có những nhược điểm do cấu trúc chặt chẽ nên xơ cứng; phân tử chứa ít nhóm ưa nước nên xơ có hàm ẩm thấp, khó thấm nước, khó nhuộm; xơ có độ tĩnh điện cao nên khi sử dụng làm hàng may mặc sẽ bị dính vào cơ thể; không thoáng khí nên thường được pha với xơ xenlulô. 1.2.1 - Đặc điểm về cấu tạo của sợi polyeste (PES) truyền thống: Tuy được chế tạo theo nhiều phương pháp khác nhau nhưng sợi PES truyền thống là polymer mạch thẳng, đều có cậu tạo mạch phân tử giống nhau GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 13 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội là polyetylenterephtalat (PET) với hệ số trùng hợp n trong khoảng 120200, công thức chung như sau: HO C O C – O – (CH2)2 – O H O n Sau khi chế tạo được nhựa PET, việc sản xuất sợi PES được thực hiện bằng cách gia nhiệt cho nhựa chảy lỏng ở 2702750C và nén ép qua vòi phun (spiner) để hình thành các sợi tơ, tiếp theo sợi được làm nguội và kéo giãn. Việc kéo giãn nhằm mục đích làm tăng độ mảnh của sợi (đến 45 lần), nó còn tạo điều kiện để các mạch PET sắp xếp lại cho trật tự hơn, định hướng lớn hơn so với trục sợi và hình thành các miền tinh thể để tăng độ bền cho sợi. Sợi PES truyền thống tuy có độ bền cơ lý cao nhưng lại khó hút ẩm, kém thoáng khí làm cho tính chất sử dụng của sợi không cao là vì: do hai monome để tạo thành mạch PET là axít terephtalic và etylenglycol (có trường hợp dùng butylenglycol) kết hợp với nhau theo 1 trình tự luân phiên lắp đi lắp lại đều đặn và có tính chất đối xứng cao làm cho các khâu đơn giản (unit polyester) của mạch kém linh động, khó quay tự do nên sợi PES cứng. Trong mạch phân tử của PET có các vòng thơm (nhân benzen) ở khâu kéo giãn để tăng mảnh khi sợi đang còn ở trạng thái dẻo, các nhân benzen này chưa bão hòa hóa trị, lại nằm trên mạch ở những khoảng cách gần bằng nhau nên chúng tự sắp xếp lại sao cho mặt phẳng nhân thơm của các mạch nằm song song với nhau. Như vậy chúng sẽ có điều kiện nằm sát nhau nhất và phát sinh được lực tương tác mạnh nhất. Đây chính là lý do làm cho sợi PES có độ bền cơ học cao nhưng đồng thời nó làm cho xơ sợi bị cứng. Việc kéo giãn trong quá trình sản xuất nhằm làm tăng độ mảnh của xơ sợi còn dẫn đến làm thay đổi cấu trúc của nó. Khi các mạch PET được sắp xếp chặt chẽ và kết bó với nhau thì cũng hình thành những vùng có cấu trúc tinh thể. Sợi PET truyền thống thường có tỷ lệ tinh thể cao đến 70%, chỉ có GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 14 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội khoảng 30% có cấu trúc vô định hình. Đây cũng chính là một trong những nguyên nhân làm cho sợi cứng khó hút ẩm và khó nhuộm. Những nghiên cứu gần đây còn cho biết sợi polyeste truyền thống có cấu trúc vỏ lõi, phần lõi bên trong có cấu trúc chặt chẽ hơn, kích thước và mao quản đều nhỏ hơn ở lớp vỏ ngoài. Lớp vỏ ngoài có cấu trúc xốp hơn. Đây có thể là do hệ quả của quá trình kéo giãn tạo nên. Khác với các xơ sợi thiên nhiên, mạch đại phân tử của PET không chứa các nhóm có cực và ưa nước, mỗi mạch chỉ có một nhóm -COOH và một nhóm -OH ở 2 đầu, con số này quá nhỏ và không đáng kể so với cả mạch dài có khối lượng M = 20000  40000. Phần lớn khối lượng của PET là những đoạn mạch hydorocacbon nối liền với nhau bằng liên kết este: (  C  O  ) O chính vì vậy mà sợi PES có hàm ẩm ở điều kiện tiêu chuẩn rất thấp (0,4%). Mặt khác sợi PES lại có sức căng bề mặt ở 20 0C (43 dyne/cm) thấp hơn nhiều so với chỉ tiêu này của nước (72,8 dyne/cm) nên các mặt hàng vải PES khó thấm nước, thuộc về loại kỵ nước (hydrophobic). 1.2.2 - Những đặc điểm về tính chất: PES là sợi có độ bền cơ học khá cao, gần như cao nhất trong số các sợi dệt nói chung và sợi tổng hợp nói riêng, độ bền đứt của PES đạt đến 50  53 CN/tex, còn độ bền giãn đứt đạt 20  25%. Vì có độ bền cơ học cao nên thời hạn sử dụng của các mặt hàng vỉai từ sợi PES là khá dài. PES là sợi nhiệt dẻo nhưng độ chịu nhiệt của nó khá cao (cũng do trong mạch có chứa vòng thơm), nó chuyển sang trạng thái mềm ở 235 0C và chảy lỏng ở 270  2750C. Đặc điểm nổi bật của sợi PES là có khả năng phục hồi biến dạng cao, khả năng chống nhàu cao nên sau mỗi lần giặt chỉ cần là nhẹ. Về khả năng hồi nhàu, để so sánh, khi lấy chỉ tiêu này của vải bông là 5, len là 20 thì của vải 100% PES là 85, tương đương với vải từ sợi PAN cũng là 85. Vì vậy sợi PES được sử dụng để phối trộn với các sợi khác thường là pha với xenlulô để sản xuất các mặt hàng ít nhầu hơn. GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 15 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội PES là sợi có độ bền hóa học cao, nó bền với dung dịch loãng của nhiều axít, tương đối bền với tác dụng của chất oxy hóa và chất khử, bền với vi sinh vật và nấm mốc. Do trong mạch phân tử của sợi PES có chứa nhóm este nên nó kém bền với kiềm. Tuy nhiên chỉ trong môi trường kiềm mạnh, ở nhiệt độ cao và đặc biệt là có xúc tác thì liên kết este này mới bị phá vỡ với mức độ khác nhau. 1.2.3 - Phạm vi sử dụng và ưu nhược điểm của sợi PES: Do có tính chất ưu việt kể trên nên sợi PES hiện nay đang được sử dụng rộng rãi trong ngành dệt để sản xuất nhềiu mặt hàng vải dệt và dệt kim từ 100% sợi này hoặc pha với sợi khác từ các mặt hàng mỏng (6080 g/m2) đến các mặt hàng vải dày (200400 g/m2). Xơ PES - xtapen được sử dụng để phối trộn với nhiều loại xơ khác khi sản xuất các mặt hàng vải pha mà thông dụng nhất vẫn là mặt hàng dệt kim từ sợi Pe/Co. Khi phối trộn các xơ với nhau chủ yếu để tận dụng độ bền cơ lý, khả năng chống nhàu cao và giá thành hạ của loại xơ này. Bên cạnh những ưu điểm trên các mặt hàng từ sợi PES còn có những nhược điểm do bản chất vốn có của loại sợi này như khó nhuộm, không thích hợp với yêu cầu sử dụng , không thích nghi với hoạt động của con người vì khả năng hút ẩm của PES quá thấp làm cho khi sử dụng khó thấm mồ hôi, khó thoát nước nên chậm làm giảm nhiệt độ trong khoảng không giữa vải với da cơ thể, điều này gây nên cảm giác bí, kém thoáng mát và khó chịu. Do có hàm ẩm thấp, vải PES dễ sinh tĩnh điện và lại không có khả năng truyền dẫn điện tích nên khi sử dụng các loại quần áo may từ vải 100% PES dễ dính da, mặt ngoài bị nhăn nhúm làm giảm dáng đẹp của trang phục. Để hạn chế những nhược điểm của sợi PES người ta đã dùng nhiều biện pháp khác nhau như: sản xuất sợi PET vi mảnh, sản xuất sợi PES textua (sợi thể tích cao), sản xuất các loại sợi PES biến tính bằng cách cấy ghép vào mạch đại phân tử của PET truyền thống các monome mới, đưa thêm các phụ GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 16 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội gia vào trong nhựa PET trước khi kéo sợi... Bằng các biện pháp này người ta đã sản xuất được các loại sợi PES mềm mại hơn, dễ thoát mồ hôi hơn, có hàm ẩm cao hơn, dễ nhuộm hơn. Ngoài ra để tăng tính chất sử dụng của vải PES, người ta còn biến tính bề mặt vải, xử l hoàn tất để nâng cao độ hút ẩm và độ mềm mại cho vải. II - THUYẾT MINH VỀ CÔNG NGHỆ TIỀN XỬ LÝ VẢI DỆT KIM TỪ SỢI PES/CO. 2.1 - Các mặt hàng được lựa chọn để sản xuất. Ở nước ta, các mặt hàng vải dệt kim được sản xuất rất phong phú và đa dạng như: single, các loại vải Rib (cổ, bo, chun); các loại vải lacoste (hình thoi, lục lăng, hình trám); vải interlock v.v... Mỗi một sản phẩm đều có những đặc tính ưu việt và phù hợp với mục đích sử dụng riêng. Trong bản thiết kế này sản phẩm dệt kim được lựa chọn cho sản xuất là các loại vải: single, lacoste. 2.1.1 - Vải Single: Vải Single là loại vải một mặt phải mà trên đó chỉ có phân tử cấu trúc cơ bản là vòng dệt. Các vòng dệt đan với nhau theo hướng hàng vòng và lồng qua nhau theo hướng cột vòng. Mặt phải của vải nổi lên các trụ vòng. Trong may mặc, lấy mặt phải của vải làm mặt phải của sản phẩm. Vì mặt phải của nó có độ mịn, bóng đẹp. Mặt trái của nó nổi lên các cung vòng nên không có độ mịn, bóng như mặt phải của vải. Vải Single có đường kính tương đương bằng hai lần đường kính của sợi dệt. Vải được cấu tạo bằng các vòng sợi dệt nên có độ mềm mại và đàn hồi lớn, độ giãn ngang lớn gấp 2 lần độ giãn dọc. Sợi trong vải có độ săn tạo ra nội lực đàn hồi làm cho vải dễ trở lại trạng thái ban đầu. Vải dễ bị tuột vòng nên khi có một vòng sợi ở giữa vải bị đứt, nó dễ bị mất liên kết với các vòng sợi xung quang, nên cũng dễ bị tuột vòng theo. Để GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 17 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội hạn chế tuột vòng, người ta thường tăng mật độ của vải và dùng sợi có độ đàn hồi cao hoặc ma sát giữa các sợi lớn. Cấu trúc vải Single 2.1.2 - Vải Lacoste: Là loại vải có kiểu đan dẫn xuất của vải Single, tạo nên bởi sự xen kẽ giữa vòng dệt và vòng chập theo quy luật riêng của vải. Vải Lacoste là loại vải có mặt phải, trong may mặc người ta thường lấy mặt trái của vải làm mặt phải cho sản phẩm. Bởi mặt trái của vải trông giống như tổ ong hoặc giống như da cá sấu có hiệu ứng đẹp hơn mặt phải vải... Tính chất vải Lacoste giống như vải Single. - Tính quăn mép, tính tuột vòng ít hơn vải Single. - Độ giãn ngang và dọc thấp hơn vải Single. - Vải Lacoste dày và xốp hơn vải Single. GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 18 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Cấu trúc vải Lacoste 2.2 - Yêu cầu tiền xử lý vải dệt kim. Vải dệt kim mộc dệt từ sợi bông pha với xơ tổng hợp (polyeste) vẫn còn chứa các tạp chất như: Tạp chất và chất màu thiên nhiên của xơ bông, chất bôi trơn và chất chống tĩnh điện của xơ polyeste, dầu mỡ dây vào vải trong quá trình sản xuất. Mặt khác xơ bông cũng như xơ tổng hợp thường có cấu trúc không đồng nhất và chặt chẽ; nên vải dệt kim mộc tuy không có hồ nhưng vẫn khó thấm nước, khó trương nở trong nước và cứng, có màu vàng nhạt, khó thấm mồ hôi, khó nhuộm màu v.v... Vì vậy tất cả các mặt hàng vải dệt kim dù để trắng hay nhuộm màu đều phải qua quá trình làm sạch hóa học hay còn gọi là tiền xử lý. Trong ngành dệt kim cũng có trường hợp vải trước khi nâu tẩy được đốt đầu xơ nhằm làm cho vải nhẵn mặt hơn, nhưng trong bản thiết kế này khâu đổi đầu xơ sẽ không thực hiện vì sợi dệt kim Pe/Co sử dụng trong bản đồ án này là sợi chải kỹ nên thường có ít đầu xơ nhô lên mặt vải, mặt khác nếu đốt đầu xơ mặt hàng Pe/Co thì phần xơ PES ở nhiệt độ cao sẽ cháy và chảy, vón thành những hạt, khi nấu tẩy xong chuyển sang nhuộm sẽ làm cho tấm vải không được đều màu (màu ở giữa tấm vải và đầu tấm vải sẽ khác nhau). Trong bản thiết kế này các mặt hàng để trắng sau nấu tẩy hóa học đều được xử lý tăng trắng. Việc xử lý tăng trắng cho vải Pe/Co phải dùng 2 loại chất tăng trắng riêng, một phần cho PES và một phần cho cotton để phối hợp với nhau. Khi tăng trắng cho polyeste phải thực hiện ở nhiệt độ 130 0C trong thiết bị cao áp, còn khi tăng trắng cho cotton chỉ cồn thực hiện ở nhiệt độ dưới 100 0C khoảng (70%80%). GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 19 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Với những mặt hàng Pe/Co để nhuộm màu dự kiến chỉ cần qua tẩy trắng hóa học, trường hợp nào cần đạt chất lượng sản phẩm cao thì người ta cần xử lý định hình vải trước khi nhuộm để ổn định kích thước cho vải đều màu sau này. Tuy nhiên để giảm bớt chi phí năng lượng trong bản thiết kế này dự kiến sẽ không xử lý định hình vải ở giai đoạn tiền xử lý mà chỉ định hình ở giai đoạn xử lý hoàn tất. Vì khi tẩy và nhuộm trong máy Jét thì vải được chuyển động liên tục, tuy ở dạng dây nhưng trong máy đã có cơ cấu gỡ nếp nhăn trong mỗi chu kỳ chuyển động của vải có thể tránh được hiện tượng gấp nếp làm cho không đều màu sau này. Trong bản đồ này cũng không dự định làm bóng vải vì khi kiềm bóng, việc điều chỉnh độ căng đồng đều trên toàn bộ diện tích vải là không dễ dàng. Nếu như độ căng không đều thì phần cotton sẽ nhuộm màu thuốc nhuộm hoạt tính không đồng đều làm cho vải dễ bị loang màu. Do vậy nên quy trình công nghệ xử lý vải dệt kim từ sợi Pe/Co (67/33) thường chỉ gồm các công đoạn sau: * Đối với hàng trắng: Vải mộc → Nấu tẩy kết hợp → Tẩy trắng quang học → Giặt → Ra vải → Vắt → Mở khổ → Xẻ khổ → Văng sấy định hình (kết hợp hồ mềm) → Cán nỉ → Kiểm tra và bao gói. * Đối với hàng màu: Vải mộc → Nấu tẩy kết hợp → Nhuộm màu → Giặt → Ra vải → Vắt → Mở khổ → Xẻ khổ → Văng sấy định hình (kết hợp hồ mềm) → Cán nỉ → Kiểm tra và bao gói. Đặc điểm của các khâu xử lý này như sau: 2.2.1 - Kiểm tra phân loại chuẩn bị vải mộc. Dệt vải là công đoạn làm thay đổi hình dạng liên kết vật liệu từ sợi nguyên liệu sang vải mộc. Sau khi dệt xong vải dệt kim mộc được chuyển vào kho và lưu trữ ở đây 2 đến 3 ngày, một mặt để dự trữ đảm bảo cho quá trình sản xuất có đủ GVHD: PGS-TS. Cao Hữu Trượng 20 SV: Nguyễn Thị Phương Oanh