Bài giảng Kỹ thuật dệt may - Phần 6: Kiểm tra và phân tích vật liệu dệt

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật dệt may - Phần 6: Kiểm tra và phân tích vật liệu dệt

1. Phần 6.1 Đặc tính chất lượng của sợi I. Giới thiệu  Vải là nhu cầu thiết yếu của con người.  Hoạt động hằng ngày đều liên quan đến vải (ra khỏi giường mặc quần áo (kim, thoi), đi làm trên xe có vỏ xe gia cố bằng vải).  Những sản phẩm này được tạo thành hoặc cố định với nhau bằng sợi.  Mỗi sản phẩm có các yêu cầu khác nhau. Tuy nhiên, cần chú ý khi thiết kế để đảm bảo các tính chất kỹ thuật và thẩm mỹ phải dung hòa.  Tính chất sợi ảnh hưởng một phần từ xơ, cách sắp xếp của xơ (cấu trúc sợi). Cấu trúc sợi có thể không khác nhiều nhưng tính chất khác nhau rất rõ. 2
2. II. Các loại sợi  Sợi xơ ngắn (Spun staple yarn): gồm các xơ ngắn/cắt ngắn được tập hợp và liên kết với nhau bằng nhiều cách (thường là tạo xoắn – twist) để tạo ra các tính chất cần thiết: độ bền (strength), cảm giác tay (handle) và ngoại quan (appearance).  Sợi filament liên tục (Continuous filament yarn): gồm tập hợp các filament song song sát nhau, gần như thẳng, chạy suốt chiều dài sợi. Sợi filament không nhất thiết phải liên kết với nhau. Sợi filament đơn gọi là “monofilament” và đa filament gọi là “multifilament”. 4
3. 2.1.1. Sợi filament trơn (Flat continuous filament)  Sợi filament nhân tạo, được tạo ra theo dạng filament đơn (monofilament) hoặc đa filament (multifilament).  Ngoài ra, các filament này có thể ở dạng mờ (matt) hoặc bóng (bright/lustrous).  Được gọi là filament tiêu chuẩn hoặc trơn (flat) để phân biệt với filament được biến đổi cấu trúc (textured). 6
4. 2.1.3. Sợi filament hai thành phần (Bi-component yarn)  Sợi filament được tạo thành từ hai thành phần nguyên liệu thô ban đầu.  Các thành phần có thể được thiết kế có độ co khác nhau để trong các quy trình xử lý tiếp theo có thể tạo ra các gút xoắn (kinking) hoặc vòng xoắn (spiralling). Đây là sự bắt chước của xơ len. 8
5. 2.1.4. Sợi filament dạng băng sợi (Tape /split film yarn)  Các tấm polymer mỏng được cắt thành các băng dải sợi hẹp (narrow strip) hoặc dạng ruy băng (ribbon).  Các dải sợi có thể được cắt mảnh hơn để tạo sợi (fibrillated) – được cắt dọc theo chiều dài dải sợi để tạo ra một mạng lưới các xơ liên kết với nhau. 10
6. 2.2.1. Sợi nồi khuyên (Ring spun yarn)  Sợi được tạo ra trên hệ thống nồi/khuyên (ring/traveller).  Là hệ thống kéo sợi xơ ngắn phổ biến nhất.  Đa dạng về nguyên liệu và sản phẩm (độ dài xơ, độ mảnh xơ, loại xơ).  Các xơ liên kết bằng các vòng xoắn. 12
7. 2.2.3. Sợi không xoắn (Twistless yarn)  Đượctạo ra từ các xơ ngắn.  Các xơ được liên kết bằng chất kết dính (adhesive). 14
8. 2.2.5. Sợi bọc (Wrap spun yarn)  Có cấu trúc tương tự sợi bọc xơ ngắn.  Thành phần liên kết lại là sợi khác (thường là một filament).  Có thể được sản xuất bằng xơ ngắn hoặc xơ dài. 16
9. 2.2.7. Sợi tự xoắn (Self twist yarn)  Là sợi chập đôi.  Trong quá trình tạo sợi, mỗi thành phần được xoắn theo hướng khác nhau.  Hai sợi thành phần được đặt chung sao cho tự xoắn vào nhau.  Thường được sản xuất từ xơ dài. 18
10. 2.3. Sợi phức (Compound yarn)  Thực sự là các sợi đơn giản, là sự kết hợp của các sợi đơn.  Còn được gọi là sợi phức hoặc sợi chập (complex/multiple yarn). 2.3.1. Sợi chập (Folded/doubled yarn)  La sợi mà có từ hai sợi đơn trở lên được chập lại với nhau bằng một quy trình xử lý.  Có thể chập đôi, chập ba, chập bốn 20
11. 2.4. Sợi mới (Novelty yarn)  Có rất nhiều loại sợi được sản xuất với sản lượng thấp.  Các loại sợi này có vẻ bề ngoài (appearance) khác với sợi xơ ngắn và sợi filament. 2.4.1. Sợi kim loại  Sợi là các tấm nhôm được phủ plastic (laminated) đem đi cắt thành các dải sợi. 22
12. 2.4.2. Sợi fancy 24
13. 3.1. Độ mảnh  Một độ dài nhất định sẽ được đo đạc rồi đem đi cân.  Công nghiệp dệt phát triển nhiều hệ thống kéo sợi khác nhau theo khu vực → phương pháp mô tả chi số/mật độ tuyến tính tùy theo điều kiện nơi đó.  Mật độ tuyến tính là đại lượng trực tiếp (khối lượng trên đơn vị chiều dài), chi số là đại lượng gián tiếp (chiều dài trên đơn vị khối lượng).  Mỗi hệ thống mô tả độ mảnh sẽ thuộc một trong hai đại lượng này.  Một vấn đề đáng quan tâm là cần chọn một hệ thống chuẩn chung. 26
14. 3.1.1. Hệ thống trực tiếp (Direct system) Hệ thống tex ℎố𝑖 푙ượ푛𝑔 (𝑔) tex = 1000 ℎ𝑖ề à𝑖 ( ) Hệ thống denier  Đại lượng denier được định nghĩa là khối lượng (g) của chín ngàn (9000) mét nguyên liệu. ℎố𝑖 푙ượ푛𝑔 (𝑔) denier = 9000 ℎ𝑖ề à𝑖 ( ) 28
15. 3.1.2. Hệ thống gián tiếp (Indirect system) Hệ thống chi số len chải kỹ  Là một hệ thống chi số gián tiếp khác, tương tự như hệ thống chi số bông.  Tuy nhiên giá trị của một con sợi của hệ thống này là 560 yard. Hệ thống chi số len chải thô (Yorkshire)  Một hệ thống chi số gián tiếp khác với một con sợi là 256 yard.  Trong công nghiệp len chải thô có rất nhiều hệ thống chi số: Irish, Galashield, Dewsbury, West of England. 30
16. 3.1.1. Hệ thống gián tiếp (Indirect system) Bảng chuyển đổi Chi số bông (Nec) = 590.5 ÷ tex Chi số mét (Nm) = 1000 ÷ tex Chi số len chải kỹ (New) = 885.8 ÷ tex Chi số len chải thô (Ney) = 1938 ÷ tex denier = 9*tex 32
17. 3.2.1. Hướng xoắn (Twist direction) 34
18. 3.2.2. Hệ số xoắn (Twist factor)  Góc xoắn là một hệ số cho biết tính chất của sợi.  Mức độ xoắn thấp thì góc xoắn thấp, sợi mềm mại, xốp. Ngược lại sợi sẽ bền hơn, cứng hơn và chặt hơn.  Trường hợp bị xoắn quá mức (over-twisted) thì sợi sẽ rất cứng, dễ đứt và bị xoắn kiến (snarl) khi không có lực căng.  Do đó góc xoắn (twist angle) là một hệ số cần phải được chú trọng mặc dù đa số các thiết bị đo độ xoắn chỉ thường dùng đại lượng “số vòng xoắn trên đơn vị chiều dài”. 36
19. 3.2.2. Hệ số xoắn (Twist factor) Mục đích sử dụng của sợi xơ Hệ số xoắn theo hệ tex ngắn Sợi ngang chập 2900 – 3200 Sợi ngang nồi khuyên 3200 – 3500 Sợi dọc nồi khuyên 3800 – 4300 Sợi voile 4900 – 5300 Sợi crepe 5700 – 7700 Sợi rotor 3700 - 4700  Hệ số xoắn phụ thuộc vào loại xơ (hình dạng mặt cắt ngang, hệ số ma sát), chiều dài xơ (xơ dài thì hệ số xoắn thấp hơn) và mục đích sử dụng. 38
20. 3.2.3. Đường cong độ xoắn/độ bền  Mục đích của xoắn cho sợi xơ ngắn là liên kết các xơ, tạo độ bền cho sợi.  Khi độ xoắn thấp, có lực tác dụng, sợi đứt do trượt xơ (không phải do đứt xơ).  Khi độ xoắn tăng, độ liên kết giữa các xơ tăng, sợi bền hơn, chặt hơn.  Có một mức độ xoắn tối ưu (optimum) mà nếu vượt qua thì độ bền sợi sẽ giảm. 40
21. Phần 6.2 : Thí nghiệm sợi I. Giới thiệu  Quy trình sản xuất cần phải được đảm bảo chất lượng ở mọi khâu.  Thí nghiệm là một công cụ để đảm bảo chất lượng.  Cần ghi nhớ hai điều: dù vật liệu được thí nghiệm tốt đến mấy thì chất lượng của vật liệu vẫn không cải thiện (thiết bị thí nghiệm không thể quyết định yếu tố này.); cần phải có người đưa ra quyết định khi cần thiết.  Có nhiều nguyên nhân đòi hỏi phải thực hiện thí nghiệm: xác định tính chất nguyên liệu, nghiên cứu và phát triển quy trình, đáp ứng nhu cầu khách hàng. 42
22. 2.3. Nghiên cứu và phát triển  Khi thực hiện thí nghiệm, cần phải đánh giá mọi sự thay đổi đến sản phẩm hoặc quy trình xử lý.  Thí nghiệm trên vật liệu cho kết quả đáng tin cậy nhất. 2.4. Kiểm tra sản phẩm  Nếu quy trình được kiểm soát hoàn hảo, không cần công đoạn này.  Đây được coi là giải pháp cuối cùng nhưng hậu quả sẽ rất nặng nề. 44
23. III. Thành phần tạp trong nguyên liệu 3.1. Tạp trong bông  Lượng tạp trong bông được xác định bằng máy phân tích tạp (trash analyzer).  Bông có diện tích bề mặt cao hơn các hạt bụi → dùng dòng khí.  Bông được tách ra (lint) vẫn có thể còn tạp → đưa lại vào máy.  Máy cũ chỉ tách tạp và bông, máy hiện đại phân tạp theo kích thước hạt.  Nếu tính được lượng tạp trước và sau khi làm sạch → hiệu suất làm sạch (cleaning efficiency). 46
24. 3.2. Mỡ và dầu trong len  Người sử dụng len quan tâm lượng len sạch sau khi loại tạp (yield of raw wool).  Tạp được loại bằng giặt huyền phù (emulsion scouring).  Len hút ẩm còn tạp thì không, mức độ hút ẩm tùy thuộc điều kiện môi trường.  Cần loại ẩm để đo chính xác. Do đó, cần phải sấy khô để đo đạc, sau đó sẽ đưa độ ẩm chuẩn vào. 48
25. 3.2. Mỡ và dầu trong len  Lượng len sạch được tính toán dựa trên khối lượng khô 푅 (1+ ) 100 Len sạch (yield) % = 푅 * 100 + 100  Trong đó: M = khối lượng khô của mẫu len ban đầu m = khối lượng khô của mẫu đã giặt R = độ hồi ẩm chuẩn 50
26. V. Độ săn/xoắn (Twist)  Số vòng xoắn cần có trên sợi thô, sợi con để giữ các xơ với nhau.  Độ săn tạo cho sợi tính chất cần thiết (độ bền, độ xốp, độ mềm mại, ). 5.1. Hướng xoắn (Twist direction)  Hướng S thì sợi sẽ quay ngược chiều đồng hồ, hướng Z sợi quay cùng chiều đồng hồ.  Hướng xoắn không ảnh hưởng lên tính chất sợi đơn. 52
27. 5.2.1. Phương pháp duỗi thẳng xơ (Straightened fiber method)  Sợi được kẹp hai đầu với lực căng chuẩn.  Khoảng cách giữa hai kẹp thường ngắn hơn chiều dài sợi (1cm/1 inch).  Một đầu kẹp xoay đến khi kim tách có thể di chuyển từ kẹp này sang kẹp kia (các xơ song song nhau).  Độ xoắn tính theo công thức 푆ố 푣ò푛𝑔 푞 ủ ẹ Độ xoắn = ℎ𝑖ề à𝑖 ẫ 54
28. 5.2.2. Phương pháp xoắn ngược (Twist contraction method)  Khi sợi được xoắn thì chiều dài sợi giảm (xơ xoắn lại).  Khi tở xoắn, sợi trở lại chiều dài cũ.  Chiều dài sử dụng thường là 25cm, một đầu cố định, một đầu gắn vào một cây kim.  Đầu cố định xoay để tở xoắn, đầu gắn kim di chuyển trên thước chia độ.  Tiếp tục tở xoắn đến khi kim trở về vị trí ban đầu. 푆ố 푣ò푛𝑔 푞 ủ ẹ Độ xoắn = 2 ∗ ℎ𝑖ề à𝑖 ẫ 56
29. VI. Độ bền của sợi (Yarn tenacity)  Độ bền của sợi là tính chất quan trọng. Việc đo độ bền gọi là thí nghiệm bền kéo (tensile testing).  Đo độ bền kéo của sợi là tác dụng tải dọc trục sợi (axis), tải được đo bằng g, kg, N.  Độ giãn của sợi cũng được đo đạc, độ giãn khi sợi đứt gọi là độ giãn đứt (breaking extension) được đo bằng cm, mm hoặc phần trăm. 58
30. 6.2.1. Ứng suất (Stress)  Ứng suất thay cho tải vì ứng suất liên quan đến độ mảnh của mẫu.  Vì diện tích cắt ngang (cross-sectional area) của sợi khó đo đạc nên phải dùng ứng suất riêng (specific stress) ả𝑖 Ứng suất riêng = ậ푡 độ 푡 ế푛 푡í푛ℎ  Đơn vị của ứng suất thường là g/tex hoặc g/dtex, nếu theo hệ SI thì ứng suất là N/tex. 60
31. 6.3.Đo độ bền của sợi  Một con sợi (120 yard) được đặt lên các móc của thiết bị đo.  Móc dưới sẽ di chuyển xuống dần với tốc độ không đổi.  Đến khi nào tất cả các sợi trong con sợi hoàn toàn bị phá hủy thì dừng. 62
32. VII. Độ đều của sợi (Yarn eveness)  Quá trình phát triển (xơ thiên nhiên), thông số gia công xử lý (xơ nhân tạo) gây ra các khác biệt → khó kiểm soát.  Các xơ không luôn song song, giữa các đầu xơ có khoảng trống, chồng chập nhau → nếp gấp, nút thắt → không đều (uneveness/irregularity) về độ mảnh. 7.1. Ảnh hưởng của độ không đều trên sợi  Độ bền sợi ảnh hưởng bởi độ mảnh không đều → các quy trình sau (dệt thoi, dệt kim).  Sợi kém bền → năng suất thấp. 64
33. 7.2. Nguyên nhân của độ không đều trên sợi  Hai yếu tố chính: sai biệt về đường kính xơ và sai biệt về cách sắp xếp xơ.  Xơ nhân tạo sai biệt ít (điều kiện sản xuất) nhưng xơ thiên nhiên sai biệt rất cao (thời tiết, độ chín, các xử lý, sự đa dạng về loài/giống.  Đối với nguyên nhân thứ hai chủ yếu do thiết bị (machinery) và người vận hành. 66
34. 7.4. Độ bền nhăn/quăn (Crimp rigidity)  Độ bền nhăn/quăn là sự giảm chiều dài sợi sau khi loại bỏ tải tác dụng, tính bằng phần trăm chiều dài sợi ban đầu. 68