Bài tiểu luận môn quá trình hoàn tất vải (5)

KHOA THỜI TRANG VÀ DU LỊCH
MƠN Q TRÌNH HỒN TẤT VẢI

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ
***

CHỦ ĐỀ: XỬ LÝ HOÀN TẤT
CHỐNG THẤM

LỚP:

20109 ĐT - THỨ 3 TIẾT 11-12

GVHD: T.S NGUYỄN TUẤN ANH
SVTH: Mông Thị Thu Hà

20109135

Nguyễn Thị Nhi

20109154

Nguyễn Ngọc Thịnh

20109161

Trần Hiền Trang

20109167

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2022

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA VIẾT TIỂU LUẬN
HỌC KỲ II NĂM HỌC 2021-2022
Lớp thứ 3 – Tiết 11-12
Tên đề tài: Xử lý hoàn tất chống thấm
STT

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN

MÃ SỐ SINH VIÊN

TỈ LỆ %
HỒN THÀNH

1

Mơng Thị Thu Hà

20109135

100%

2

Nguyễn Thị Nhi

20109154

100%

3

Nguyễn Ngọc Thịnh

20109161

100%

4

Trần Hiền Trang

20109161

100%

Ghi chú:

- Tỷ lệ % = 100%: Mức độ phần trăm của từng sinh viên tham gia.
- Trưởng nhóm: Nguyễn Ngọc Thịnh

SĐT: 0933 535 908
0879 334 072

Nhận xét của giáo viên
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
Ngày 5 tháng 6 năm 2022

2


MỤC LỤC
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ............................................................................ 5
A. MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 6
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 6
2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 6
3. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 7
4. Bố cục nghiên cứu ........................................................................................... 7
B. NỘI DUNG........................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN VẢI CHỐNG THẤM
................................................................................................................................ 8
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHỐNG THẤM .................................. 10
2.1. Cơ chế tương tác giữa vải và nước ............................................................ 10
2.1.1. Góc tiếp xúc và sức căng bề mặt ......................................................... 10
2.1.2. Lý thuyết Cassie – Baxter .................................................................... 14
2.2. Vật liệu dệt kỵ nước và khơng thấm nước ................................................. 15
2.2.1. Khái niệm tính kỵ nước và tính khơng thấm nước .............................. 15
2.2.2. Tính chất vật liệu dệt kỵ nước và chống thấm nước ........................... 16
2.2.3. Ứng dụng của khả năng chống thấm ................................................... 17
2.2.4. Phân loại vật liệu chống thấm nước .................................................... 17
CHƯƠNG 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHỐNG THẤM ........................ 18
3.1. Phương pháp tiếp cận để chống thấm nước cho vải .................................. 18
3


3.2. Một số hợp chất chống thấm thông dụng .................................................. 20

3.2.1. Tạo màng xà phòng kim loại trên vải .................................................. 20
3.2.2. Sử dụng hợp chất silicone .................................................................... 21
3.2.3. Hợp chất Fluorocarbons....................................................................... 22
3.2.4. Sáp paraffin .......................................................................................... 25
CHƯƠNG 4. ẢNH HƯỞNG CỦA Q TRÌNH XỬ LÝ/ CHẤT CHỐNG
THẤM LÊN MƠI TRƯỜNG .............................................................................. 27
C. KẾT LUẬN ........................................................................................................ 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 29

4


PHỤ LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Mơ hình sự phân bố các lực lên giọt nước trên bề mặt vải ........................ 10
Hình 2: Mơ tả hiện tượng bề mặt tiếp xúc ghồ ghề (a) dạng Wenzel; (b) dạng
Cassie - Baxter ........................................................................................................ 14
Hình 3: Mặt cắt ngang vật liệu tráng phủ................................................................ 20
Hình 4: Hiệu ứng thấm nước trên vải chưa qua xử lý chống thấm và vải đã qua quá
trình xử lý chống thấm với hợp chất silicone.......................................................... 21
Hình 5: Điều chế perfluoro chứa polyme acrylic .................................................... 24
Hình 6: Quá trình telomer hóa để điều chế fluoroalkyls ......................................... 24
Hình 7: Các muối kim loại axit béo. A, tương tác kỵ nước; B, liên kết phân cực; C,
bề mặt sợi ................................................................................................................ 26

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Bảng 1: Lực căng bề mặt giữa giọt nước và bề mặt rắn ở trạng thái cân và sự biến
đổi của các thông số tùy thuộc vào điều kiện thấm ướt .......................................... 12
Bảng 2: Sức căng bề mặt của vật liệu dệt và một số chất lỏng ............................... 13
Bảng 3: Sức căng bề mặt tới hạn của một số hợp chất Fluorocarbon..................... 25

5


A. MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp dệt hiện nay đã và đang phát triển mạnh mẽ, sản phẩm dệt
may không những phục vụ cho may mặc mà cịn dùng cho các mục đích kỹ thuật,
cơng nghiệp khác. Các mặt hàng dệt may rất đa dạng và phong phú. Do nhu cầu sử
dụng ngày càng cao của con người, sản phẩm dệt may khơng chỉ có những tính chất
thơng thường mà cịn phải có tính tiện nghi và có các tính chất tạo ra các chức năng
đặc biệt khác. Bảo vệ chống lại các yếu tố môi trường là chức năng quan trọng nhất
của vật liệu dệt. Trong môi trường ẩm ướt, yêu cầu cơ bản đối với vải là phải giữ cho
người mặc khô ráo bằng tính chất kỵ nước hoặc khơng thấm nước.
Trong sản xuất hàng may mặc vải chống thấm nước thích hợp để may các loại
trang phục cho vận đông viên như bơi lội, điền kinh, áo khốc đi mưa… Trong trang
trí nội thất, vải chống thấm nước còn được dùng để may các loại vải bọc nệm, rèm
cửa, khăn trải bàn hay vải bọc sofa. Từ những lĩnh vực cần sử dụng vải chống nước,
ta thấy rằng loại vải vải này là một chất liệu rất hữu ích, giúp cho cuộc sống của con
người được diễn ra một cách nhẹ nhàng và suôn sẻ nhất.
Trong ngành dệt may ở nước ta, việc nghiên cứu và công nghệ sản xuất vật liệu
chống thấm chưa được phổ biến. Vải chống thấm là định hướng đúng đắn và phù
hợp với xu thế phát triển nhu cầu trên thế giới cũng như trong khu vực. Vì vây, đó là
lý do nhóm em chọn đề tài “Xử lý hoàn tất chống thấm, kỵ nước” để làm luận án của
mình.
2. Mục đích nghiên cứu
Một là, bước đầu khái quát về lịch sử phát triển và hình thành vải chống thấm,
nghiên cứu các cơ sở lý thuyết về cơ chế chống thấm của vải, khái niệm tính kỵ nước
và tính khơng thấm
6

Hai là, tìm hiểu về các phương pháp xử lý chống thấm thông dụng hiện nay.
3. Phạm vi nghiên cứu
Tập trung làm rõ các khái niệm liên quan đến chống thấm, tầm quan trọng, các
phương pháp xử lý chống thấm.
4. Bố cục nghiên cứu
Ngoài phần mở đầu, kết luận, mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, đề tài gồm
có 4 chương.
Chương 1: Lịch sử hình thành và phát triển vải chống thấm
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về chống thấm
Chương 3: Các phương pháp xử lý chống thấm
Chương 4: Ảnh hưởng của quá trình xử lý chất chống thấm lên môi trường

7


B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN VẢI
CHỐNG THẤM
Quần áo và những sản phẩm chống thấm nước là những vật liệu cần thiết cho các
hoạt động và cơng việc ngồi trời, từ săn bắn, trồng trọt đến chèo thuyền và thể thao,
cũng như để trú ẩn. Những vật liệu mà người bản địa giữ ấm và khô ráo là phiên bản
đầu tiên của hàng dệt không thấm nước.
Các nền văn minh cổ đại đã bắt đầu sử dụng các loại vải khơng thấm nước có
nguồn gốc thiên nhiên như lụa và len. Vải lụa có lớp phủ dầu thực vật là một trong
những loại vải chống nước hiệu suất cao đầu tiên, với đặc điểm bền, khơng thấm
nước, chống gió và cực kỳ nhẹ. Người Trung Quốc xưa và người cổ đại sử dụng loại
vải này để làm chất liệu ô, dù, bạt che phủ, quần áo bảo hộ…
Nhiều giải pháp được đưa ra nhằm chế tạo vật liệu chống thấm. Cụ thể, các thủy
thủ ngày xưa đã tráng phủ vải buồm bằng dầu hạt lanh và hỗn hợp các loại sáp khác

để làm áo choàng chống thời tiết vào thế kỷ 15. Việc bôi dầu thủ công cho vải buồm
(vải lanh hoặc vải bông) bằng dầu lanh từ hạt lanh đã phát triển trở thành một quy
trình cơng nghiệp vào cuối thế kỷ 18 ở Scotland. Tuy nhiên theo thời gian, các
phương pháp sử dụng dầu lanh đã được thay thế bằng các loại sáp parafin khơng dính
hoặc vải dệt thoi có mật độ sợi cao và chặt chẽ.
Cao su cũng được sử dụng làm vật liệu chống thấm lúc bấy giờ, tuy nhiên cách
làm này khơng được áp dụng rộng rãi vì quần áo được xử lý bằng cao su không dễ
mặc. Khi thời tiết nóng, quần áo trở nên mềm và dính, cịn khi trời lạnh sẽ cứng và
khơng linh hoạt. Vì thế vào đầu thế kỷ 19, Charles Macintosh, một nhà hóa học người
Scotland, đã cải tiến việc sử dụng cao su cho vải. Ơng đã hịa tan cao su trong
naphtha, tạo thành chất lỏng. Sau đó, Macintosh quét chất lỏng này lên vải, giúp vải
8


không thấm nước. Năm 1823, Macintosh được cấp bằng sáng chế cho quy trình sản
xuất vải khơng thấm nước của mình. Quá trình này bao gồm việc kẹp một lớp cao su
đúc giữa hai lớp vải được xử lý bằng chất lỏng cao su-naphtha. Loại vải chống thấm
đã được cấp bằng sáng chế được sản xuất tại Manchester vào năm 1824. Khách hàng
đầu tiên là quân đội Anh và khám phá của Macintosh đã dẫn đến những ứng dụng
sáng tạo khác của cao su, bao gồm cả lốp xe.
Quy trình lưu hóa cao su được phát triển bởi Charles Goodyear ở Philadelphia,
Pennsylvania, Hoa Kỳ, vào năm 1839. Cao su được làm đàn hồi hơn và dễ nóng chảy
hơn bằng cách bổ sung lưu huỳnh thơng qua q trình lưu hóa. Việc sử dụng rộng rãi
cao su nhờ quá trình lưu hóa được coi là một trong những thành tựu quan trọng của
thế kỷ 19.
Vào đầu thế kỷ 20, các loại vải được xử lý hóa học dần dần bắt đầu chiếm ưu thế.
Ở thế chiến thứ nhất, Thomas Burberry đã tạo ra chiếc áo khoác chống nắng phù hợp
với mọi thời tiết. Chiếc áo khốc được làm từ sợi bơng vải gabardine sợi mịn nhuộm,
được xử lý hóa học để chống mưa. Mặc dù mục đích ban đầu của những chiếc áo
khoác này được sản xuất riêng biệt cho những người lính, nhưng sau chiến tranh, sự

phổ biến của chúng đã nhanh chóng lan rộng. Chúng cũng thống mát hơn nhiều so
với những loại làm bằng vải của Macintosh.
Ngày nay, sự phát triển của các lớp phủ và lớp phủ thống khí khơng thấm nước
được áp dụng với tên gọi ‘Windstopper’. Việc phát hiện ra ePTFE được coi là một
bước tiến mang tính cách mạng đối với ngành dệt may và các ngành công nghiệp
liên quan và đã dẫn đến những phát minh mới. Các công nghệ mới nổi chỉ là "mới
nổi" và cần thời gian để các thế hệ kế tiếp mang lại những cải tiến, sửa đổi và giảm
chi phí cực kỳ quan trọng, để xuất hiện và hoạt động trong các sản phẩm thương mại.

9


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CHỐNG THẤM
2.1. Cơ chế tương tác giữa vải và nước
2.1.1. Góc tiếp xúc và sức căng bề mặt

Hình 1. Mơ hình sự phân bố các lực lên giọt nước trên bề mặt vải
Một bề mặt được xem là kị nước hay ưa nước là dựa vào góc tiếp xúc giữa giọt
nước với bề mặt rắn. Góc tiếp xúc càng cao, độ tiếp xúc của giọt nước với bề mặt
càng ít, độ kỵ nước của bề mặt càng lớn và do đó bề mặt là 'chất chống thấm nước'.
Giả sử giọt nước tạo với bề mặt chất rắn một góc θ. Về lý thuyết, giá trị của góc
tiếp xúc có thể nằm trong khoảng từ 0° - 180° và rất khác nhau tùy thuộc vào thành
phần hóa học của chất lỏng – rắn – khí tạo thành các mặt phân cách.
- Vật liệu siêu ưa nước, góc θ = 0°;
- Vật liệu ưa nước (kể cả hàng dệt), 0° < θ <90°
- Vật liệu kỵ nước (kể cả hàng dệt), 90° < θ <150°
- Vật liệu siêu kỵ nước (kể cả hàng dệt), 150° ≤ θ ≤ 180°
Góc tiếp xúc lớn hay nhỏ phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố là năng lượng bề mặt và
hình thái bề mặt. Năng lượng bề mặt thấp thì tính kị nước càng gia tăng. Thành phần
hóa học của vật liệu quyết định năng lượng tự do bề mặt nên nó là thơng số ảnh

hưởng đến tính thấm ướt. Tuy nhiên đây không phải yếu tố quyết định vì có một số
10


vật liệu năng lượng bề mặt rất thấp nhưng góc tiếp xúc chưa đạt đến mức siêu kị
nước như hợp chất – CF3 chỉ đạt 120o. Do đó có thể nói yếu tố thứ hai là hình thái
bề mặt là yếu tố quan trọng để hình thành bề mặt kị nước. Độ gồ ghề của bề mặt
không chỉ làm tăng khả năng kị nước mà còn tăng bề mặt phân chia rắn – lỏng do sự
bẫy khơng khí.
Sự khảo sát hình dạng của giọt nước trên bề mặt có lịch sử hơn 200 năm. Năm 1805,
Young đã đưa ra một công thức nổi tiếng nhưng đơn giản dựa vào sự cân bằng lực
tại mặt tiếp giáp.
Góc θ chỉ tồn tại khi có sự cân bằng của ba lực γsl , γlv , γsv tại các đường biên rắn,
lỏng, khí, tuân theo phương trình Young
ysv = ysl + ylv cosθ
cosθ = (ysv − ysl )/ylv
Trong đó: γsl , γsv, γlv : biểu diễn cho sức căng bề mặt của vải – nước ( γsl ), vải –
khơng khí ( γsv ), và nước – khơng khí (γlv ); θγ : là góc tiếp xúc ở trạng thái cân bằng
trên một mặt phẳng.
Sức căng bề mặt (còn gọi là năng lượng bề mặt hay ứng suất bề mặt, thường viết
tắt là σ hay γ hay T) hiểu một cách nôm na là đại lượng đánh giá độ đàn hồi hay độ
bền của mặt liên diện giữa hai pha. Tính đàn hồi của mặt lên diện giữa hai pha có
được trên cơ sở lực hút phân tử trong mỗi pha và giữa các phân tử của hai pha tiếp
giáp mặt liên diện.
Ví dụ tại bề mặt liên diện giữa hai pha: nước (pha lỏng) và khơng khí (pha khí),
sức căng ở bề mặt giọt nước và khơng khí được hình thành do lực hút giữa các phân
tử nước mạnh hơn nhiều lực hút giữa chúng và các phân tử khí cũng như lực hút giữa
các phân tử khí với nhau. Do đó giọt nước trong khơng khí có xu hướng co cụm lại
11

sao cho diện tích bề mặt nhỏ nhất có thể. Nếu độ lớn của lực trọng trường nhỏ hơn,
các lực xung quanh giọt nước sẽ cân bằng và nó sẽ có hình cầu.
Sức căng bề mặt γsl được tạo ra tại bề mặt phân cách giữa nước và vải, phụ thuộc
vào thành phần sợi, các thông số cấu trúc của sợi - vật liệu, cấu trúc vi mô của vùng
tiếp xúc (mịn, vi thô, liên tục, không liên tục...). Nếu không mong muốn bề mặt vải
bị thấm ướt bởi nước, giá trị γsl của vải phải nhỏ hơn ylv của nước (khoảng 72,8
dyn/cm).
Bảng 1: Lực căng bề mặt giữa giọt nước và bề mặt rắn ở trạng thái cân và sự biến
đổi của các thông số tùy thuộc vào điều kiện thấm ướt

Nhiều vật liệu dệt dễ thấm nước trong đó có vải bơng. Trong thành phần hố học
của nó có chứa nhiều nhóm ưa nước (-OH, - NH2, COOH...) có sức căng bề mặt lớn
gần với sức căng bề mặt của nước nên chúng dễ thâm nhập vào nhau.
Vì vậy những mặt hàng dệt từ xơ bông rất dễ thấm nước. Để vải bơng có khả năng
chống thấm nước thì nguyên tắc chung là làm giảm sức căng bề mặt của vật liệu thì
nước khó thâm nhập vào vật liệu. Ví dụ sức căng bề mặt của một số vật liệu và chất
lỏng thể hiện trong bảng 2

12


Bảng 2: Sức căng bề mặt của vật liệu dệt và một số chất lỏng
TT

Loại vật liệu và chất lỏng

Sức căng bề mặt γ (Dyn/cm)

I

Vật liệu dệt

1

Bông

70

2

PA

46

3

Len

45

4

PES

43

5

PVC

37

6

PE

31

7

PP

26-29

II

Chất lỏng

1

Nước 200c

72,8

2

Nước 800c

62

3

Nước trái cây

58

4

Nước đường

57

5

Rươụ vang

45

6

Sữa

43

7

Cà phê

38

8

Dầu oliu

32

9

Dầu bơi trơn

28

10

Dầu khống

22

Sức căng bề mặt γsl của các xơ polyme tổng hợp có giá trị thấp hơn ylv của nước,
do đó các loại xơ này không bị thấm ướt bởi nước.
Như vậy dựa vào năng lượng bề mặt ta có thể tính được góc tiếp xúc để đưa ra kết
luận được nó là vật liệu có tính ưa nước hay kị nước. Lý thuyết của Young là dựa
13


trên việc lý tưởng hóa bề mặt tiếp xúc là trơn, phẳng nhưng trên thực tế thì các bề
mặt tiếp xúc ít nhiều cũng có sự gồ ghề nên ảnh hưởng rất lớn đến tính ưa nước hay
kị nước. Chính vì vậy lý thuyết của Wenzel (1936) và Cassie-Baxter (1944) đã được
hình thành và giải thích hiện tượng này.

Hình 2: Mô tả hiện tượng bề mặt tiếp xúc ghồ ghề (a) dạng Wenzel; (b) dạng
Cassie - Baxter
Trạng thái Wenzel là trạng thái thấm ướt đồng nhất vì chất lỏng hồn toàn thâm
nhập vào các rãnh, đều tiếp xúc với bề mặt. Wenzel bổ sung thêm trong công thức
của Young với phương trình như sau:
cos θ = r (

γsv − γsl
) = r cos θo
γlv

Trong cơng thức này thì r được xem là tỉ lệ giữa diện tích thực tế bề mặt gồ ghề
và diện tích bề mặt phẳng. Nếu θo > 90o và r ≥ 1 thì độ nhám của bề mặt làm cho
bề mặt kị nước hơn và ngược lại.
Phương trình Wenzel chỉ có giá trị cho bề mặt rắn – lỏng đồng nhất, cịn bề mặt
khơng đồng nhất thì khơng thích hợp.
2.1.2. Lý thuyết Cassie – Baxter
Lý thuyết của Cassie – Baxter (1944) đã bổ sung để giải thích cho bề mặt khơng
đồng nhất. Với bề mặt này ngồi chất lỏng tiếp xúc chất rắn thì bên dưới chất lỏng
cịn có khí kẹt dưới đáy. Như vậy theo ơng thì bọt khơng khí càng nhiều thì góc tiếp
xúc càng lớn, tức là làm bề mặt càng ghét nước hơn.
14


cosθ∗ C = fs cosθγ +fs −1
Trong đó: fs là diện tích bề mặt phân đoạn rắn-lỏng. Lý thuyết Cassie-Baxter chỉ
ra rằng diện tích bề mặt phân đoạn rắn-lỏng đóng một vai trị quyết định trong việc
xác định góc tiếp xúc θ∗ C . Giá trị fs nhỏ hơn tạo ra góc tiếp xúc Young lớn hơn và
góc tiếp xúc θ∗ C . Qua đó, chúng ta có thể thấy rằng để có một bề mặt siêu kỵ nước,

fs phải càng nhỏ càng tốt hoặc bề mặt bao gồm một vật liệu rắn có góc tiếp xúc rất
cao.
Với lý thuyết của Cassie – Baxter thì việc tính tốn góc tiếp xúc sẽ thích hợp hơn
cho các hiện tượng thực tế và cũng làm nổi bật sự gồ ghề của bề mặt làm tăng tính
kị nước do sự hiện diện của khơng khí bên dưới giọt lỏng khi tiếp xúc vật rắn.
2.2. Vật liệu dệt kỵ nước và không thấm nước
2.2.1. Khái niệm tính kỵ nước và tính khơng thấm nước
Tính kỵ nước (Water repellent) là các mặt hàng được xử lý bằng các hợp chất
không ưa nước (ngâm tẩm chống thấm). Khi đưa nước lên bề mặt vải đã xử lý kỵ
nước, giọt nước sẽ khơng có khả năng loang rộng và thấm vào vải, nó sẽ thu lại thành
dạng hạt tròn dễ lăn khỏi vải do sức căng bề mặt của vải thấp hơn nhiều so với chỉ
tiêu này của nước. Do các lỗ trống giữa xơ sợi của vải đã xử lý theo kiểu khơng bị
phủ kín bởi nhựa nên vải vẫn cho khơng khí và hơi nước đi qua, được sử dụng rộng
rãi trong may mặc.
Tính khơng thấm nước (Waterproof) là những mặt hàng có khả năng ngăn cản các
phân tử nước hoặc hơi nước đi qua nhờ các màng tráng phủ polyme trên bề mặt vải.
Màng polyme vừa phủ thành một lớp mỏng liên tục trên bề mặt, vừa lấp đầy các lỗ
trống giữa các xơ sợi làm cho nước không thấm vào cấu trúc vải, nhưng đồng thời
khơng khí và hơi nước cũng khơng thấm qua được, nên khơng thích hợp cho việc
may mặc. Phần lớn loại vài này được dùng làm vải che mưa, vải bạt bảo vệ kho tàng.
15


2.2.2. Tính chất vật liệu dệt kỵ nước và chống thấm nước
- Ưu điểm
Chống thấm tốt
Vải không nhăn: Lớp nhựa phía ngồi bề mặt vải giúp vải khơng bị nhăn hay nhàu
nhúm. Không như các chất liệu được làm từ vải tự nhiên, vải chống thấm nước có
khả năng chống lại nếp nhăn rất tốt và hiệu quả. Vải luôn tạo được tính thẩm mỹ và
dễ dàng trở lại về hình dáng ban đầu sau khi kéo hay vo vải.

Vải nhanh khơ: Chỉ cần phơi vải trong điều kiện có gió thì vải sẽ nhanh chóng
được làm khơ hồn tồn.
Khó bám bụi: Những loại vải khác thường có những phần sợi vải nhỏ trên bề mặt,
nên dễ bị bụi bẩn bám vào. Riêng với vải chống thấm, lớp vải ngoài trơn và láng hơn
nên vải rất khó bám vào, cũng như giúp người sử dụng có thể dễ dàng giặt rửa, làm
sạch.
- Nhược điểm:
Độ thống khí thấp: Vải chỉ nên dùng để chống thấm, còn nếu sử dụng vào mùa
hè sẽ gây ra sự bức bí và khó chịu khi vải khơng có những lỗ thơng gió li ti để khơng
khí bên ngồi cũng như bên trong di chuyển qua về được.
Độ hút ẩm rất thấp: Vải không thể thấm hút mồ hơi khi sử dụng, vì vậy vải sẽ gây
ra những tác động ngược lại, khiến cho người mặc không thoải mái. Và nếu dùng vải
để làm dù che nắng, vải sẽ hấp nhiệt lại khiến cho không gian trở nên nóng nực.
Khơng thân thiện với mơi trường: Vải khơng có khả năng tự phân huỷ trong mơi
trường tự nhiên, các chất nhựa thường sẽ mất đến vài nghìn năm để có thể phân huỷ
hồn tồn. Điều này gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho môi trường, làm môi
trường phải hứng chịu một lượng lớn rác không được phân huỷ.
16


2.2.3. Ứng dụng của khả năng chống thấm
- Dùng làm hàng may mặc bảo vệ: quần áo trượt tuyết, áo bảo hộ lao động, trang
phục thể thao, đồ bơi lội…
- Vải ngồi trời: vải ơ dù, tấm thảm ngựa, vải bọc xe…
- Vải nội thất: bọc salon, khăn trải bàn ghế, rèm…
- Các vật dụng chống thấm: áo mưa, ba lô chống nước, túi xách, giày dép…
- Sử dụng làm lều bạt, các loại vải nhẹ làm vải che chắn bụi, vải bạt che mưa nắng
trên boong tàu, sườn xe, mái hiên, các loại vật liệu làm mái…
- Sử dụng trong xây dựng như lều trại, làm mái dùng vải sọc vằn hoặc hai mặt,
dùng trong sản xuất xe hai bánh, vật liệu trang trí nội thất…

- Làm tấm biển quảng cáo, vật liệu nền, vật liệu mặt nước của biển quảng cáo,
trang trí nội thất, biểu ngữ trọng lượng nhẹ, vật liệu nền giảm cháy
- Dùng trong trang trí, mái bể bơi ngoài trời, thảm trong thể dục thể thao, thuyền
phao bơm hơi, vật liệu làm cầu trượt
- Dùng làm vật liệu trong công nghệ dập nổi
2.2.4. Phân loại vật liệu chống thấm nước
Dựa trên cấu trúc hình thái hoặc cơng nghệ của chúng, vải chống thấm có thể được
phân loại như sau:
Vật liệu dệt vốn có tính kỵ nước:
- Xơ sợi có tính kỵ nước như PA, PES
- Vải dệt thoi mật độ cao, cấu trúc chặt chẽ, được làm từ sợi filaments; vải
khơng dệt.
Vật liệu với hồn tất chống thấm
- Theo hợp chất hóa học: Fluorocarbon, Silicone, sáp Paraffin, PU, AC,
PVC…
17


- Theo phương pháp gia công: phương pháp cán trục, phương pháp cán dùng
dao gạt, phương pháp phun sương, phương pháp tráng phủ …

CHƯƠNG 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHỐNG THẤM
3.1. Phương pháp tiếp cận để chống thấm nước cho vải
Các sản phẩm xịt và giặt: Có một số giải pháp tạm thời để tạo ra các giải pháp
chống thấm nước cho hàng may mặc và vải bằng thuốc xịt hoặc phụ gia trong tiệm
giặt ủi. Những giải pháp này, mặc dù có hiệu quả khi sử dụng một lần, nhưng khơng
lâu dài và có xu hướng giảm hiệu quả trong một vài chu kỳ giặt.
Các giải pháp trên sợi: Các giải pháp xử lý trên sợi không bị lệch nhiều so với
hồn tất trên vải, về mặt hóa học, nhưng chúng tập trung nhiều hơn vào việc xử lý
sợi thay vì vải. Cách tiếp cận này khơng chỉ giúp bảo vệ tốt hơn khỏi vết bẩn mà

còn giúp duy trì khả năng thống khí của vải tương tự như không cần xử lý.
Màng chống thấm PVC được đùn ép từ vật liệu vinyl clorua mật đô cao, đây là
tấm chống thấm nước chéo được sản xuất bằng bằng cách sử dụng triệt để các đặc
tính của vật liệu PVC như mật độ cao, cường độ cao và cấu trúc phi sản phẩm.
Công nghệ sản xuất vải tráng phủ: Tráng phủ là công nghệ tạo một lớp nhựa
liên tục phủ kín hết mặt vải nhằm tạo cho vải có các tính chất mới như: tăng khả
năng chống thấm nước và chất lỏng nói chung, tăng khả năng chống nhiễm bẩn,
tăng giá trị sử dụng và thẩm mỹ. Màng nhựa tráng phủ thường có độ dày trong
khoảng 25- 200 micromet tùy theo mỗi mặt hàng.
Tráng phủ trực tiếp hay quét gạt (speading) nhựa lên vải là kỹ thuật tráng phủ
thẳng, nhựa được gạt trực tiếp trên mặt vải nền. Phương pháp này thích hợp cho
những loại vải có độ bền cao và ổn định kích thước. Vải được lựa chọn để tráng phủ

18


theo phương pháp này thường là loại vải tổng hợp có độ bền cơ học cao và được dệt
chặt khít để tránh nhựa thấm quá sâu hoặc thấm qua mặt sau của vải.
Phương pháp tráng phủ bằng công nghệ chuyển tiếp (transfer- coating) dùng cho
những loại vải có độ bền thấp, dệt thưa, vải có độ co giãn cao và vải kém ổn định
kích thước. Đặc điểm chung của phương pháp này là không tráng phủ thẳng nhựa
lên vải nền mà thoạt tiên phải tráng nhựa lên giấy nền hay giấy nhả (release paper),
sau đó chuyển sang vải. Bằng cơng nghệ này cũng có thể phủ một lớp hoặc nhiều
lớp.
Những kiểu tráng phủ phổ biến nhất: đầu tráng phủ dùng dao gạt (Doctor blade),
tráng phủ bằng hệ trục thuận (Direct roll), hệ trục ngược (Reverse roll), hệ trục lưới
quay (Rotary – screen), đầu tráng phủ bằng trục cán, tráng phủ bằng màng xốp
(Porous coatings) …
Một số polyme thường dùng làm nhựa tráng phủ: nhựa Polyurêtan (Polyurethan,
PU), Polyvinyl clorua (PVC), Acrylic (AC), cao su thiên nhiên (Polyisoprene),

Neopren (Polycholoroprene), nhựa cao su Silicon (Silicone rubbers, Polysiloxanes)
Kỹ thuật và phạm vi sử dụng của các loại vải tráng phủ nhựa phụ thuộc vào: bản
chất của vải nền, thành phần và độ dày (khối lượng), của lớp nhựa, thiết bị được sử
dụng để tráng phủ. Ngoài ra, tùy theo thiết bị được trang bị, có thể sản xuất các mặt
hàng: vải phủ hai lớp, vải phủ ba lớp, vâỉ phủ nhiều lớp.
Các loại vải dệt thoi được sử dụng nhiều hơn cho công nghệ tráng phủ, đặc biệt là
tráng phủ trực tiếp. Các loại vải khác như vải dệt kim, vải không dệt cũng được sử
dụng để làm vải nền cho các mặt hàng vải tráng phủ mới được áp dụng vào sản xuất
như công nghệ tráng phủ chuyển tiếp, công nghệ tráng phủ xốp.

19


Hình 3: Mặt cắt ngang vật liệu tráng phủ
3.2. Một số hợp chất chống thấm thơng dụng
Hồn tất vải là phương pháp phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi để truyền đạt
tính chống thấm nước bền trên vải và hàng may mặc. Hiện nay, những hoàn tất này
chủ yếu liên quan đến hóa chất dựa trên fluorocarbon.
Để làm giảm sức căng bề mặt của vật liệu dệt người ta dùng các biện pháp sau:
3.2.1. Tạo màng xà phòng kim loại trên vải
Khi kết tủa xà phịng nhơm hướng gốc ankyl ra mặt ngoài vải, gốc no kỵ nước làm
cho nước không thấm vào cấu trúc xơ.

20


3.2.2. Sử dụng hợp chất silicone
Dùng loại phân tử cao làm chất chống thấm. Silicon này được sản xuất ở dạng nhũ
tương khi đưa lên vải phần hướng phần ưa nước vào vải phần kỵ nước quay ra ngoài
nhờ vậy mà nước khó thâm nhập vào vải.

Khả năng chống thấm nước tuyệt vời có thể đạt được nhờ sự kết hợp của ba tính
năng chính trong cơng thức silicone kỵ nước. Đầu tiên là sự hiện diện vốn có của
một nhóm chức kỵ nước trong phân tử silicone. Thứ hai là khả năng lan rộng cao,
cho phép silicone thâm nhập vào chất nền và phân tán nhóm chức kỵ nước sâu vào
trong và xuyên qua vật liệu. Thứ ba là tính ổn định của silicone và khả năng chống
chịu hóa chất, nhiệt, tia cực tím hoặc sự oxy hóa. Kết hợp các tính năng này với tính
thấm khí cao của silicone cho ra lớp hoàn tất chống thấm nước bền và thống khí.

Hình 4: Hiệu ứng thấm nước trên vải chưa qua xử lý chống thấm và vải đã qua quá
trình xử lý chống thấm với hợp chất silicone

21


Ưu điểm của hợp chất chống thấm nước silicone:
- Khả năng chống thấm nước cao ở nồng độ tương đối thấp (0,5% –1%) tính
theo trọng lượng của vải.
- Cảm giác cầm tay mềm mại, khả năng chống bám bẩn do nước.
- Chống lại tia cực tím (UV), nhiệt và quá trình oxy hóa, khơng cản trở đáng
kể độ thống khí của vải.
- Cải thiện khả năng giữ form dáng.
- Cải thiện hình thức và cảm giác của vải đống.
- Khả năng lan rộng và thấm ướt cao lên bề mặt vải (khả năng phủ kỹ một bề
mặt hoặc lớp nền xốp).
- Có thể phân hủy trong mơi trường.
Nhược điểm
- Độ bền vừa phải đối với quá trình giặt tẩy, giặt khơ (thơng qua q trình
thủy phân siloxan và làm vỡ màng do sợi xenlulose trương nở mạnh).
- Tăng hiện tượng vón hạt và độ trượt đường may.

- Giảm khả năng chống thấm nếu sử dụng quá nhiều (ví dụ như lớp silicon
kép chỉ có cực bên ngồi).
- Nước thải từ q trình xử lý hồn tất độc hại, có thể gây độc cho cá.
3.2.3. Hợp chất Fluorocarbons
Phương pháp sử dụng hợp chất Fluorocarbons (FC): Đây là phương pháp xử lý
chống thấm được sử dụng rộng rãi hơn cả, có thể sử dụng cho tất cả các mặt hàng
vải, khả năng chống thấm cao do sau xử lý sức căng bề mặt của vải có thể giảm
xuống rất thấp (6-10 dyn/cm).

22


Chống thấm FC khác với chất chống thấm từ silicone hoặc chất chống thấm trên
cơ sở tạo gốc hydrocarbon trên mặt vải ở một số mặt, trong đó quan trọng nhất là
hợp chất fluorocarbon kỵ cả nước và dầu, còn chất chống thấm từ silicone và
hydrocarbon chỉ kỵ nước. Các hợp chất fluorocarbon dùng để xử lý chống thấm ngày
cành được hồn thiện về cấu tạo hóa học và cơng nghệ ngâm tẩm để xử lý hoàn tất,
được sử dụng chủ yếu hiện nay để sản xuất các mặt hàng vải chống thấm kỵ nước.
Việc xử lý chống thấm bằng fluorocarbon cao phân tử được thực hiện bằng cách
ngấm ép, phun, hoặc bằng phương pháp tận trích. Phần lớn vải sau khi ngấm ép được
sấy khô ở 120oC và xử lý 1-3 phút ở 150oC đến 180oC. Do có chứa các chất phụ gia
và nhựa trong thành phần dung dịch chống thấm nên sau khi xử lý vải cần được giặt
và sấy khơ.
Các loại vải khơng thể xử lý hồn tất chống thấm bằng dung dịch phân tán trong
nước của FC cao phân tử thì có thể xử lý bằng cách phun FC cao phân tử đã phân tán
trong dung môi dễ bay hơi như tricloetylen hoặc tetracloetylen. Sau khi phun, vải
được chuyển trực tiếp từ khoang phun đến sấy khô ở 38oC – 66oC, tiếp theo vật liệu
được xử lý 1 phút ở 150oC hoặc nhiệt độ thấp hơn nếu sợi vải không chịu được nhiệt
độ 150oC, Để thực hiện công nghệ này, người ta đã chế tạo thiết bị cho quá trình
ngấm ép, sấy – xử lý gia nhiệt của FC cao phân tử từ một dung môi dễ bay hơi, dung

mơi này có thể thu hồi để tái sử dụng.
Hợp chất chống thấm FC được tổng hợp bằng cách kết hợp các nhóm perfluoro
alkyl với các monome acrylic hoặc urethane, sau đó có thể được polyme hóa để tạo
thành lớp hồn tất vải (Hình 5). Ban đầu, các nhóm perfluoro alkyl được tạo ra bằng
q trình florua điện hóa, nhưng ngày nay chúng được tạo ra bằng q trình telome
hóa (Hình 6). Polyme cuối cùng, khi được áp dụng cho sợi, sẽ tạo thành cấu trúc có
bề mặt ngồi CF3 dày đặc có khả năng chống thấm tối đa.
23


Hình 5: Điều chế perfluoro chứa polyme acrylic

Hình 6: Quá trình telomer hóa để điều chế fluoroalkyls
Bề mặt gồm các nhóm -CF, được sắp xếp có giá trị sức căng bề mặt tới hạn nhỏ
nhất và năng lượng bề mặt thấp. Sự giảm sức căng bề mặt tới hạn tỷ lệ thuận với mức
thay thế flo vào mạch phân tử của hợp chất hữu cơ. Việc thay thế các nguyên tử
hydro bằng nguyên tử flo làm giảm giá trị sức căng bề mặt tới hạn.

24


Bảng 3: Sức căng bề mặt tới hạn của một số hợp chất Fluorocarbon

Ưu điểm
- Q trình khơ nhanh
- Các hợp chất FC đặc biệt cho phép cải thiện chống bẩn mang dầu hoặc nước
Nhược điểm
- Chi phí cao
- Bạc màu trong q trình giặt
- Sol khí nguy hiểm với mơi trường

- Cần có xử lý đặc biệt đối với nước thải từ các q trình hồn tất
3.2.4. Sáp paraffin
Đây là một trong những chất chống thấm nước sớm nhất được sử dụng, nhưng
không chống lại dầu. Thông thường, các sản phẩm là nhũ tương có chứa nhơm hoặc
muối zirconi của axit béo (thường là axit stearic). Những vật liệu này làm tăng độ
bám dính của lớp hồn thiện với bề mặt sợi phân cực bằng cách hình thành các mối
nối phân cực - không phân cực như thể hiện trong Hình 7. Phần parafinic của hỗn
hợp chống thấm bị hút vào các vùng kỵ nước, trong khi các đầu phân cực của axit
25