Công nghệ hoàn tất vải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

------

TIỂU LUẬN MƠN HỌC
Q TRÌNH HỒN TẤT VẢI

CHỦ ĐỀ

CƠNG NGHỆ XỬ LÝ HỒN TẤT
CHỐNG CHÁY

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Anh
Mã mơn học:

FFTE325551

Sinh viên thực hiện:

Đối Thuỳ Linh – 20109070
Phan Thị Khánh Vi – 20109119
Trương Dung Tú - 20109076

- TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 5 năm 2022 -


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

Nhận xét của giảng viên

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

Tp HCM, ngày tháng năm 2022
Giảng viên hướng dẫn

Khoa đào tạo chất lượng cao

2


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU
1.
2.

3.
4.

Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 7
Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 7
Phạm vi chủ đề ............................................................................................. 8
Thực trạng .................................................................................................... 8

PHẦN NỘI DUNG
1. Tổng quan về khả năng chống cháy ở vật liệu dệt ........................................... 9
1.1.

Nguyên lý sinh ra sự cháy ......................................................................... 9

1.2.

Khả năng chống cháy của vật liệu dệt ...................................................... 9

1.2.1. Khái niệm vải chống cháy .................................................................... 9
1.2.2. Khái niệm xử lý hoàn tất chống cháy ................................................... 9
1.2.3. Đặc tính cháy của vật liệu dệt ............................................................... 9
2. Nguyên lý và phương pháp để sản xuất vải chịu nhiệt, chống cháy ............... 13
2.1.

Nguyên lý xử lý chống cháy ...................................................................... 13

2.2.

Phương pháp để sản xuất vải chịu nhiệt, chống cháy ............................. 14

2.2.1. Hoàn tất chống cháy cho Polyme xenlulose ......................................... 14
2.2.2. Hoàn tất chống cháy cho Polyme Protein ............................................. 15
2.2.3. Hoàn tất chống cháy cho Polyme tổng hợp .......................................... 16
3. Phân loại hoá chất và vật liệu cho xử lý chống cháy ........................................ 18
3.1.

Hố chất hồn tất chống cháy khơng bền ............................................... 18

3.2.

Hố chất hồn tất chống nửa bền ............................................................ 18

3.3.

Hố chất hồn tất chống bền .................................................................... 18

3.4.

Hợp chất hỗn hợp có khả năng chống cháy ............................................ 19

3.4.1. Chất chống cháy Photpho ..................................................................... 19
3.4.2. Chất làm chậm cháy dựa vào Nitơ ........................................................ 20
3.4.3. Chất làm chậm ngọn lửa dựa trên silicon ............................................. 21

Khoa đào tạo chất lượng cao

3


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM

Cơng nghệ hồn tất vải
3.4.4. Vật liệu tổng hợp nano .......................................................................... 21
3.4.5. Vật liệu Modacrylic .............................................................................. 22
4. Các kỹ thuật chống cháy ..................................................................................... 22
4.1.

Kỹ thuật chống cháy từ bên trong .............................................................. 23

4.2.

Kỹ thuật chống cháy từng lớp một ............................................................. 23

4.3.

Kỹ thuật chống cháy Sol – Gel ................................................................... 24

5. Tầm quan trọng và mục đích chống cháy ......................................................... 25
5.1.

Tầm quan trọng .......................................................................................... 25

5.2.

Mục đích ..................................................................................................... 25

6. Đánh giá khả năng chống cháy của vật liệu dệt ............................................... 26
7. Tính ứng dụng trong xử lý hoàn tất chống cháy .............................................. 26
KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 29

Khoa đào tạo chất lượng cao

4


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

STT

MÃ SỐ

HỌ VÀ TÊN

SINH

SINH VIÊN

VIÊN

TỶ LỆ
%

NHIỆM VỤ

HỒN
THÀNH

- Phần mở đầu

1

Đối Thuỳ Linh

20109070

100%

- Kết luận
- Tổng hợp nội dung, chỉnh sửa
Word
- Nguyên lý và phương pháp

2

Phan Thị Khánh Vi

20109119

100%

- Phân loại hoá chất và vật liệu
- Các kỹ thuật chống cháy
- Tổng quan về khả năng chống
cháy

3

Trương Dung Tú

20109076

100%

- Tầm quan trọng
- Đánh giá khả năng chống cháy
- Tính ứng dụng trong xử lý
hồn tất chống cháy

Khoa đào tạo chất lượng cao

5


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Nghĩa từ

PAN

Polyacrylonitril
Là một dạng polyme hữu cơ tổng hợp

PE

Polyethylen hay Polyethene
Là một nhựa dẻo

PES

Polysthersulphone
Là chất liệu nhựa cao cấp

PVA

Polyvinyl Alcohol
Là hoá chất công nghiệp được tổng hợp từ Polyvinyl acetate

PC/ABS

Polycarbonate và Acrylonitrile-Butadiene-Styren Copolyme.
Là loại hạt nhựa nhiệt dẻo làm từ hợp kim polycarbonate và
polyacrylonitrile

Khoa đào tạo chất lượng cao

6


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

Lịch sử sử dụng hóa chất chống cháy được ra đời từ rất lâu. Đã có rất nhiều bằng
sáng chế về một số hóa chất chống cháy như: Borax, Vitriol và một số chất Min eral

khác ở Anh (năm 1735), được sử dụng để sản xuất vải bạt và vải lanh chống cháy tại
thời điểm này.
Ngày nay, khi ngành cơng nghiệp hóa chiếm lĩnh nền thị trường kinh tế thế giới,
độ an tồn trong cơng nghệ xử lý chống cháy đã trở thành một vấn đề quan trọng,
đang nhận được quan tâm. Một số phát triển mới trong sợi, vải và quần áo bảo hộ đã
dẫn đến sự phát triển nhanh của ngành dệt may công nghiệp. Mặc dù tác dụng của
công nghệ hồn tất chống cháy đã được cơng nhận trong nhiều năm, nhưng chỉ sau
Chiến tranh thế giới thứ hai, nó mới được cơng nhận một cách hồn tồn. Thị trường
đã cho ra đời và tiêu thụ nhiều chất liệu có khả năng chống cháy khác nhau đáp ứng
nhiều yêu cầu của khách hàng, người tiêu dùng. Những nhu cầu về cải thiện hiệu
quả, an toàn của chất chống cháy phần nào đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu và các
ngành cơng nghiệp nâng cao hiệu suất tìm ra hợp chất, cơng nghệ chống cháy vì một
mục đích chung là đáp ứng nhu cầu đang tăng cao của người tiêu dùng. Nhận định
được yêu cầu đó, nhóm đã quyết định chọn chủ đề “Cơng nghệ xử lý hồn tất chống
cháy” để nghiên cứu, áp dụng và định hướng cho người dùng về khả năng chống
cháy ở vật liệu từ đó đưa ra lựa chọn tốt nhất về chất vải cần thiết trong nhiều mục
đích sử dụng khác nhau.
2. Đối tượng nghiên cứu

Chủ đề “Cơng nghệ xử lý hồn tất chống cháy” sẽ tập trung nghiên cứu về: Một số loại
chất chống cháy đang được áp dụng trên thị trường, các công nghệ đã và đang được áp dụng
trong công tác hồn tất chống cháy trong sản phẩm may cơng nghiệp, các yếu tố ảnh hưởng

Khoa đào tạo chất lượng cao

7


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

đến sự cháy và phương pháp chống cháy cũng sẽ được thảo luận... Để khi qua bài báo cáo
chúng em có thể cung cấp một cái nhìn sâu sắc về sự phát triển của các hợp chất chống
cháy, các tác nhân chống cháy trên vải đang được sử dụng trên thị trường.
3. Phạm vi chủ đề
Đã từng có nhiều nhà khoa học, tiến sĩ, giáo sư hay đơn giản là các bạn, các anh chị
sinh viên tìm tịi, nghiên cứu liên quan đến các vấn đề chống cháy trong ngành may mặc.
Chúng em cũng đang hướng tới “Công nghệ xử lý hoàn tất chống cháy” để áp dụng và qua
chủ đề này chúng em cũng mong muốn góp một phần nhỏ cơng sức của mình vào việc tìm
ra, chọn lọc những hoá chất, khả năng tốt nhất của vật liệu nhằm đem đến cho người dùng
những cảm nhận, trải nghiệm trên sản phẩm một cách an toàn, hiệu quả nhất. Và thông qua
bài luận này chúng em cũng mong muốn được giới thiệu cho bạn bè, thầy cô, người tiêu
dùng… hiểu hơn về sự đa dạng trong công nghệ chống cháy trên thị trường Việt Nam.
4. Thực trạng
Nền kinh tế thị trường Việt Nam trước kia chưa phát triển mạnh về các chất liệu chống
cháy, sử dụng vải chống cháy chưa là tiêu chí bắt buộc phải có, duy chỉ có ngành phịng
chống chữa cháy và qn đội là có nhu cầu sử dụng.
Tuy nhiên hiện nay kinh tế đã, đang phát triển và hội nhập quốc tế kéo theo nhu cầu thị
trường và sự phát triển của công nghệ, sự giao thoa của tất cả các lĩnh vực khoa học dần
xảy ra, dẫn đến những đổi mới đáng kinh ngạc theo xu hướng thì nhu cầu sử dụng sản phẩm
dệt may chống cháy trong lĩnh vực hằng ngày dân dụng ngày càng được đề cao, áp dụng
cho đa dạng các ngành nghề khác nhau. Vải chống cháy ngoài việc sử dụng cho lính cứu
hoả, an ninh quốc phịng thì ở nước ta cịn có thể áp dụng trong môi trường khách sạn - nhà
hàng, trong sản xuất công nghiệp, hàng khơng, cơ khí và cả trong sản phẩm may mặc thông
thường của con người.

Bằng những thông tin thu thập được và những tìm tịi suy nghĩ của cả nhóm mong sẽ
mang đến những điều hữu ích và qua đó nhóm chúng em mong nhận được sự ủng hộ, góp
ý về đề tài này để đề tài được hồn thiện, phát triển thiết thực hơn.

Khoa đào tạo chất lượng cao

8


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

PHẦN NỘI DUNG
1. Tổng quan về khả năng chống cháy ở vật liệu dệt
1.1.

Nguyên lý sinh ra sự cháy

Cháy là phản ứng oxy hóa khử nhiệt độ cao giữa chất đốt và chất oxy hóa, thường là
oxy khí quyển, tạo ra các sản phẩm oxy hóa thường dạng hơi, trong một hỗn hợp gọi là
khói. Sự cháy tạo ra ngọn lửa, và tạo ra nhiệt độ đủ cho sự cháy tự duy trì.
Khi bắt lửa, vật liệu sẽ được cấp nhiệt và bắt đầu có phản ứng phân hủy polymer. Sản
phẩm khí phân hủy polymer sẽ khuếch tác tới bề mặt vải và trực tiếp nhả vào khí quyển.
Khí sinh ra có khả năng bắt cháy hịa với khí oxy ngồi mơi trường khiến sự cháy bắt đầu
diễn ra.
Trong q trình diễn ra sự cháy, nhiệt khơng mất đi do đối lưu hoặc bức xạ mà polymer
tạo ra các sản phẩm có vai trị tăng cường sự cháy hoặc duy trì sự cháy như tạo thành khói
và hơi.
Q trình cháy xảy ra khi lượng khí sinh ra đủ lớn hoặc có sẵn oxy. Nếu sản phẩm nào
đó sinh ra trong q trình phân hủy polymer có thể làm lỗng phần khí có khả năng cháy
hoặc tạo ra một lớp trơ bền nhiệt hoặc thu nhiệt của dịng khí cần thiết để suy trì sự cháy,
tức là chúng có tác dụng làm chậm cháy.
Hiện nay vẫn chưa có phương pháp xử lý chống cháy nào tối ưu, đều có ưu và nhược
điểm riêng. Phần lớn các xử lý chống cháy tập trung vào vải bông và vải bông pha bởi 42%
sản phẩm may mặc là bông, 42% quần áo là bơng pha, cịn lại 84% sản phẩm may mặc có

tính cháy giống bông.
1.2.

Khả năng chống cháy của vật liệu dệt

1.2.1. Khái niệm vải chống cháy

Khoa đào tạo chất lượng cao

9


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
Vải chống cháy là loại vải có khả năng miễn nhiễm nhiệt và chống bắt lửa togn một
thời gian nhất định khi tiếp xúc với ngọn lửa. Loại vải này bao gồm các chất liệu như:
Polyester, Nylon và Len. Nó cũng bao gồm các các loại vải được thiết kế để chống nhiệt,
chẳng hạn như Nomex và Kevlar.
Các nhà sản xuất thường phun hoá chất chống cháy để bảo vệ các loại vải vốn khơng
có khả năng chống cháy như chất liệu bọc và rèm trong lĩnh vực dân dụng và công nghiệp…
Ở nhiều khu vực của Hoa Kỳ, rèm cửa hoặc màn che phải đáp ứng được các tiêu chuẩn về
chống cháy. Người sử dụng sẽ dễ dàng tìm thấy thơng tin này trong mơ tả sản phẩm hoặc
nhãn của nhà sản xuất bên trong màn. Điều này là do các phần vải lớn có thể bùng cháy
nhanh hơn nhiều vật khác trong khu vực như xưởng, kho, nhà ở… Nhiều quốc gia trên thế
giới có tiêu chuẩn khá nghiêm ngặt về khả năng cháy chậm – Fire retardant của các mặt
hàng vải. Ví dụ như rèm của rạp hát phải được xử lý chống cháy. Tại Hoa Kỳ, quần áo ngủ
cho trẻ sơ sinh và trẻ em phải có khả năng chống cháy ở một mức độ nhất định. Và họ đã
đưa ra những nguyên tắc này từ những năm 1990: Luật này quy định rằng bất kỳ sản phẩm
nào được bán dưới dạng “quần áo ngủ” cho trẻ em dưới chín tháng tuổi phải tự dập tắt nếu
bị bắt lửa. Vì vậy, bạn có thể tìm thấy rất nhiều đồ ngủ được làm từ chất liệu chống cháy

để giữ an toàn cho trẻ nhỏ.
1.2.2. Khái niệm xử lý hồn tất chống cháy
Các q trình xử lý chống cháy bản chất là tạo cho vật liệu dệt khả năng cháy chậm –
Fire retardant ( ít dùng thuật ngữ chống cháy- Fireproof). Khả năng chống cháy của vật
liệu phụ thuộc vào bản chất của vật liệu và quá trình xử lý hồn tất vật liệu sau đó.
1.2.3. Đặc tính cháy của vật liệu dệt
Các loại sợi, vải dùng trong kỹ thuật, dân dụng đa số đều là vải polymer. Cấu trúc và
thành phần hóa học của các loại vật liệu dệt có khác nhau. Nên độ bền nhiệt cũng như khả

Khoa đào tạo chất lượng cao

10


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
năng bắt lửa cũng khác nhau. Nó được phụ thuộc vào cấu tạo phân tử của mạch polymer,
phụ thuộc vào độ dài mạch, lực liên kết giữa các mạch, thành phần nguyên tố cấu tạo nên
vật liệu dệt, cấu trúc vật lý. Như vậy dưới tác dụng của nguồn nhiệt, độ bền nhiệt của vật
liệu dệt khác nhau, có vật liệu bị cháy, có loại khó cháy hoặc khơng cháy. Dựa vào đặc
điểm này mà người ta sử dụng vật liệu dệt vào những mục đích khác nhau, như ngành luyện
kim, phịng cháy chữa cháy, trang trí nội thất,…
Chia vật liệu dệt theo khả năng bắt lửa, có 3 loại:
-

Loại dễ bắt lửa: là loại polymer không nhiệt dẻo, khi bắt lửa không chảy mềm mà
cháy ngay trong không khí khi tiếp xúc với ngọn lửa như các loại vải dệt từ xơ bông,
lanh, xenlulo tái sinh.

-

Loại vật liệu khó bắt lửa: đây là loại khó bắt lửa, chịu nhiệt, vật liệu có thể tự tắt khi
khơng tiếp xúc với ngọn lửa. Ví dụ như vài dệt từ xơ len, tơ lằm, PA, PES, aramit,…

-

Loại không cháy, không bắt bửa: như các loại từ xơ amiang, sợi thủy tinh basal.

Ngồi ra đặc điểm cháy của vật liệu dệt cịn phụ thuộc vào các thơng số khác như: thành
phần hóa học, cấu trúc kiểu dệt, môi trường xảy ra cháy… Nếu theo thành phần hóa học thì
xơ sợi nào có thành phần nguyên tố C, H, O thì dễ cháy. Cịn nếu trong thành phần hóa mà
chưa ngun tố N, S thì khó cháy hơn. Vì khi cháy thốt ra khí N2, NH3, H2S các khí này
khơng duy trì sự cháy. Q trình cháy xảy ra khi có oxy. Trong thành phần khơng khí có
21% là oxy, cịn lại là các khí khác (CO2, N2, NH3,….). Vì vậy nếu vật liệu cháy trong môi
trường giàu oxy sẽ dễ dàng cháy hơn.
Có hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự cháy là nhiệt cháy và trính chất nhiệt của
vật liệu:
-

Nhiệt cháy: mọi vật liệu với nhiệt cháy cao đều cung cấp nguồn nhiệt cho vật liệu
xung quanh. Nhiệt cháy có thể dao động từ 11,6 kcal/g đến 3,4 kcal/g.

Khoa đào tạo chất lượng cao

11


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
-

Tính chất nhiệt: là nhiệt đọ mà vật liệu có dạng chuyển trạng thái nhiệt khi bị đưa
vào nguồn nhiệt. với vật liệu dẻo như PA, PES thì có giai đoạn chảy mềm, chảy
lỏng. có vật liệu khơng chuyển trạng thái mềm mà cháy ngay gọi là vật liệu không
nhiệt dẻo như bông, lanh….

Trong thực tế để đánh giá, khả năng chống cháy của vật liệu được xác định dựa trên
chỉ số LOI (Limited Oxygen Index - Chỉ số oxy tối thiểu để duy trì sự cháy) qua đó chỉ số
càng lớn càng khó bắt cháy. Một số ví dụ về chỉ số LOI của xơ sợi: PAN=18, PE=18,
Cellulose=19, PES=21, PVA=22, Nylon=23, Len=25.2, Modacrylic=16.8, Aramide=28.5,
Carbon=60.
 Chỉ số LOI < 25 đều dễ bắt lửa (dễ cháy) thông dụng như cellulose, len, xơ
tổng hợp.
 Chỉ số LOI > 25 khó cháy, có khả năng tự tắt trong khơng khí.

SST

TÊN VẬT LIỆU

%

1

PAN

18

2

PE

18

3

Cellulose

19

4

PES

21

5

PVA

22

Khoa đào tạo chất lượng cao

12


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

6

Nylon

23

7

Len

25.2

8

Modacrylic

16.8

9

Aramide

28.5

10

Carbon

60

Bảng 1.2: Bảng chỉ số Oxy giới hạn (LOI) của các vật liệu dệt

Với cellulose có chỉ số LOI = 19 dễ cháy do cấu trúc phân tử chứa nhiều cacbon, oxy
( thành phần chứa C, H, O trong đó tỷ lệ oxy đạt 49,4% ) và liên kết kém chặt chẽ.
Với PE thành phần chỉ có C, H với chỉ số LOI = 18.6 nên dễ cháy trong khơng khí. Do
đây là polymer nhiệt dẻo nên khi cháy, ban đầu chảy mềm và co lại, sau đó chảy lỏng cung
cấp nhiệt them cho bề mặt vật liệu tăng cường sự cháy.
Với len có chỉ số LOI = 25.2 cao hơn nồng độ oxy tối thiểu trong khí quyển, nó chỉ
cháy trong điều kiện thuận lợi. Với nhóm vật liệu nhiệt dẻo, đây là loại vật liệu có tính cháy
thấp.
2. Nguyên lý và phương pháp để sản xuất vải chịu nhiệt, chống cháy
2.1.

Nguyên lý xử lý chống cháy

Trừ một số loại xơ có khả năng tự tắt như xơ len, xơ khống hoặc được biến tính bằng
phương pháp vật lý, hóa học, hoặc hóa chất chống cháy. Cịn lại đa số các polymer trong
ngành dệt đều cháy. Nguyên lý chung để xử lý chống cháy cho vải là làm giảm khả năng

Khoa đào tạo chất lượng cao

13


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
bắt lửa của vật liệu khi tiếp xúc với ngon lửa. Người ta đưa lên vải những hợp chất làm
giảm điểm bốc cháy, làm cho vải chịu nhiệt hơn, làm giảm nhiệt sinh ra trong quá trình
cháy. Khi cháy năng lượng cần thiết để duy trì sự cháy là lượng nhiệt cần thiết cho phản
ứng cháy và năng lượng tỏa ra môi trường xung quanh.
2.2.

Phương pháp để sản xuất vải chịu nhiệt, chống cháy

2.2.1. Hoàn tất chống cháy cho Polyme xenlulose
Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu cơ chế phân hủy cellulose trong một thời gian dài.
Sự phân hủy của cellulose bắt đầu từ sự cắt liên kết của vòng dị vòng. Sự khử trùng phần
lớn phụ thuộc vào sự thay đổi liên tục của hydroxyl C-6 của đơn vị lặp lại cellulose. Sản
phẩm được tạo thành do quá trình nhiệt phân được gọi là levoglucosan, là vịng 1,6-anhydro
được hình thành từ glucose. Sản phẩm levolaglucosan được tạo thành trong q trình đốt
cháy dễ bay hơi và do đó cực kỳ dễ bắt lửa và gây ra sự đốt cháy xenlulo. Chất chống cháy
cho sợi xenlulose (ví dụ: bơng, đay, lanh, v.v.) được cho là sẽ cản trở quá trình hình thành
các hợp chất levolaglucosan dễ bay hơi. Axit photphoric có thể làm giảm sự hình thành
levolaglucosan bằng cách liên kết chéo và q trình este hóa. Q trình này xúc tác q
trình khử nước và cacbon hóa do đó thích hợp làm chất chống cháy hiệu quả. Xenlulozơ đã
cho kết thúc chống cháy được dự kiến sẽ phân hủy thành 6n C và 5n H2O; kết quả là có khả
năng chống cháy cao hơn nhiều so với sản phẩm nhiệt phân dễ bay hơi của xenlulose chưa
được xử lý.

Khoa đào tạo chất lượng cao

14


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

Hình 3.1. Nhiệt phân xenlulozơ

Hình 3.2. Liên kết chéo của axit photphoric.

Hình 3.3. Sự khử nước của cellulose bằng axit mạnh

2.2.2. Hoàn tất chống cháy cho Polyme Protein

Khoa đào tạo chất lượng cao

15


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
Len tự nhiên là một loại sợi ít bắt lửa hơn so với các loại sợi tự nhiên khác. Mặc dù loại
sợi này ít bắt lửa hơn, nhưng một số chất hoàn thiện chống cháy cần phải được áp dụng để
đáp ứng thử nghiệm về khả năng chống cháy. Cơ chế làm chậm cháy được thực hiện trong
giai đoạn ngưng tụ thông qua các ion zirconi hoặc các hợp chất làm tăng sự hình thành than.
Mức zirconium khoảng 2% là cần thiết để chống cháy hiệu quả. Mặt khác, muối titan
hexafluoro rẻ hơn và hiệu quả hơn, nhưng màu vàng xuất hiện trên len đã qua xử lý, màu
này nặng hơn khi tiếp xúc với ánh sáng. Lớp hoàn thiện bằng muối titan này có độ bền cao
khi giặt khô và giặt bằng nước lên đến 40 ° C ở pH <6. Một lớp hoàn thiện chống cháy khác
cho len cung cấp khả năng chống cháy hiệu quả và bền với giặt khô và giặt nhẹ trong điều
kiện trung tính là ứng dụng anhydrit tetrabromophthalic (TBPA).
Điều này được áp dụng bằng phương pháp xả dưới các loại anion và khoảng 10% trọng
lượng của vải TBPA là cần thiết để chống cháy hiệu quả. Mặc dù khả năng chống cháy của
sợi tơ tằm cao hơn sợi xenlulo, nhưng nó vẫn thuộc loại sợi dễ cháy. Nếu có ngọn lửa, tơ
tằm sẽ bị bắt lửa và sẽ tiếp tục cháy. Lụa đã được sử dụng như một trong những loại sợi
được sử dụng rộng rãi nhất cho quần áo và mục đích trang trí do độ bóng cao và thoải mái
của nó. Khi các luật và quy định về an tồn trở nên cứng nhắc hơn và nghiêm ngặt, tầm
quan trọng thực tế của việc cải thiện khả năng chống cháy đã tăng lên.
2.2.3. Hoàn tất chống cháy cho Polyme tổng hợp
Do khơng có sẵn các nhóm chức phản ứng, polyes ter khó chế tạo chất chống cháy bằng
các phương pháp thông thường. Ba cách tiếp xúc cho polyeste chống cháy là phụ thuộc vào

polyme nóng chảy, đồng polyme chống cháy và hoàn thiện. Tất cả các phương pháp đã
được sử dụng, các hợp chất photpho và brom chủ yếu được sử dụng làm chất chống cháy
trong tất cả các phương pháp này.
Một este photphat có chứa brom là một trong những chất hồn thiện chống cháy hữu
ích nhất cho polyester. Este photphat này, chất chống cháy linh hoạt và hiệu quả nhất, có
thể được áp dụng bằng cả phương pháp cô cạn và phương pháp đệm. Tuy nhiên, chất chống

Khoa đào tạo chất lượng cao

16


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
cháy này đã được chứng minh là có khả năng gây ung thư và cuối cùng bị cấm lưu hành
trên thị trường. Các muối vô cơ như natri polymetaphosphat và amoni clorua có thể được
sử dụng để xử lý vải polyester để chống cháy không bền. Ứng dụng của hỗn hợp photphat
tuần hồn/ photphonat trong quy trình đặt nhiệt khơ là chất chống cháy hiện tại cho
polyester.

Hình 3.4. Chất chống cháy tuần hoàn photphat / photphonat
Thử nghiệm khả năng bắt lửa cho thấy khả năng chống cháy được cải thiện và lớp phủ
PA giúp giảm tốc độ cháy. Hơn nữa, tỷ lệ thốt nhiệt và khói giảm xuống 65 và 72% tương
ứng, áp dụng ammonium polyphosphate và polyehylenimine phân nhánh thơng qua q
trình lắp ráp từng lớp vào polyester. Vải thành phẩm cho thấy khả năng chống cháy được
cải thiện. Cặn than cũng tăng lên so với vải chưa xử lý. Phương pháp này cho thấy khả năng
áp dụng lớp phủ ánh sáng trên vải polyester và vải pha Sợi nylon có nhiều ứng dụng do
các đặc tính cơ học nổi bật của nó. Các chất phụ gia để làm tan chảy polyme và các chất
hoàn thiện tại chỗ đã được thương mại hóa như các phương pháp chống cháy. Là chất phụ
gia tan chảy— photpho và các hợp chất chứa brom được sử dụng hầu hết. Một số phương

pháp xử lý như este phosphonate mạch vòng, res in thiourea formaldehyde, và các hợp chất
brom hóa đã được thảo luận trong các cách xử lý khác nhau. Một hệ thống chống cháy đầu
vào đã được báo cáo là chất chống cháy hiệu quả của nylon, có chứa amoni poly photphat,
melamine và pentaerythritol. Thử nghiệm LOI chỉ ra rằng hệ thống chống cháy đầu vào này
có thể cải thiện khả năng chống cháy.

Khoa đào tạo chất lượng cao

17


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
Kiểm tra tính dễ cháy ngay cả sau 50 lần giặt. Độ cứng của vải do áp dụng phương
pháp hoàn thiện này vẫn là rào cản đối với việc sử dụng kỹ thuật này trong thực tế.
3. Phân loại hố chất và vật liệu cho xử lý chống cháy
Hóa chất chống cháy phải đảm bảo tính cháy chậm cho sản phẩm, đảm bảo sau quá
trình giặt ướt hoặc giặt khô, độ bền kéo đứt, độ rũ, cảm giác sờ tay… Các hóa chất nếu đảm
bảo các yêu cầu của nhà sản xuất và người tiêu dùng sẽ đa dạng hóa mặt hàng khơng những
trong ngành đặc thù mà cịn ứng dụng nhiều trong các sản phẩm dân dụng.
3.1.

Hoá chất hồn tất chống cháy khơng bền

Người ta sử dụng các dung dịch muối tan trong nước như các muối amoni, muối vơ cơ.
Có thể dùng phương pháp ngâm tắm, cán ép. Các hóa chất này khi nằm trên vải gặp nhiệt
độ cao, những muối này thu nhiệt cháy ra thành màng mỏng hoặc phân hủy và thốt ra các
khơng khí cháy ngăn ngọn lửa bén vào vật liệu và dập lửa. các khí này làm giảm tỷ lệ oxy
ở vải tiế xúc với môi trường xung quanh làm cho lửa khơng lan truyền được. Tuy nhiên khi
sử dụng hóa chất này hiệu quả sử dụng không được lâu, giặt vài lần sẽ mất đi. Chỉ dùng

cho những sản phẩm ít giặt như rèm của, phơng màn rạp hát vì dễ kiếm và rẻ tiền.
VD: 3(NH4)2SO4 ® NH3 + N2 + 3H2O + 3NH4HSO3
3.2.

Hố chất hồn tất chống nửa bền

Là những chế phẩm trong đó có chứa các phụ gia chống cháy và nhựa tiền polymer.
Sau đó vải được ngấm ép trong dung dịch này, rồi tiến hành sấy khô, gia nhiệt ở nhiệt độ
150 – 1600 C. Ở nhiệt độ cao những hợp chất tiền polymer chuyển thành hồn hóa chất làm
chậm cháy dạng phản ứng, được thêm vào trong các quy trình polymer hóa và trở thành
một phần khơng thể tách rời của polymer. Các loại hóa chất làm chậm cháy này có thể là
tương đối an tồn hơn bởi vì khơng giống như các phụ gia, các chất làm chậm cháy dạng
phản ứng ít có khả năng rị rỉ từ vật liệu.
3.3.

Hố chất hồn tất chống bền

Khoa đào tạo chất lượng cao

18


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
Chất chống cháy halogen: Là chất chống cháy có chứa clo hoặc brom, đây là nhóm chất
có thị trường lớn nhất hiện nay xét trên giá trị. Các chất chống halogen làm gián đoạn khả
năng duy trì ngọn lửa bằng các axit như HCl hay HBr ở dạng khí. Một số chất chống cháy
phổ biến như Decabromodiphenyl oxit (DECA), Tetrabromobisphenol A (TBBA),
Hexabromocyclododecane (HBCD), TBBA-bis-(2,3-dibromopropyl ete)…
Chất chống cháy hydrat kim loại: Nhóm sản phẩm này khơng mang lại rủi ro về sức

khỏe, mơi trường, vì vậy có thể gọi là chất chống cháy thân thiện môi trường. Chất chống
cháy hydrate kim loại bao gồm trihydroxit nhôm (ATH) (loại này ứng dụng cho nhiều loại
nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn.
3.4.

Hợp chất hỗn hợp có khả năng chống cháy

3.4.1. Chất chống cháy Photpho
Là loại chất chống cháy có chứa photpho bao gồm polyphotphat amoni (APP), photpho
đỏ, photphat hữu cơ và photphonat, choroaliphatic. Chúng làm chậm quá trình lây lan của
ngọn lửa. Các hợp chất này có cơ chế chống cháy khá phức tạp, gần như mang cả tính chất
của chất chống cháy halogen với các hoạt động ức chế ngọn lửa bằng pha khí và cơ chế của
hydrate kim loại với khả năng ngưng tụ hơi dập ngọn lửa hoặc tạo lớp tinh thể bảo vệ vật
liệu nền. Khối lượng lớn nhất của chất phụ gia chống cháy phopho là photphat este, ngoài
ra cũng phải kể đến resorcinol diphotphat (RDP) và bisphenol A diphotphat (BDP), chúng
được sử dụng rộng rãi trong PVC, ABS/PC và PPO.

Khoa đào tạo chất lượng cao

19


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải

Hình 4.1. Monome photphat acrylat
3.4.2. Chất làm chậm cháy dựa vào Nitơ
Chất chống cháy gốc Nitơ đã trở nên phổ biến vì chúng được coi là khơng độc hại và
thân thiện với môi trường so với chất chống cháy gốc Halogen hiện có. Guan và cộng sự.
đề xuất chất chống cháy không chứa phốt pho và Halogen cho Nylon. Hiệu suất của tính dễ

cháy được đo bằng độ chắc chắn lợi nhuận và hiệu suất tăng từ 21,6 lên 46,2% sau khi xử
lý.

Hình 4.2. Chuỗi polyamit liên kết chéo Thiourea

Khoa đào tạo chất lượng cao

20


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
3.4.3. Chất làm chậm ngọn lửa dựa trên silicon
Việc phát triển chất chống cháy không chứa halogen dẫn đến xu hướng mới của chất
chống cháy dựa trên silicon. Hợp chất chống cháy bền mới gốc fomanđehit và hợp chất
chống cháy bền gốc silic. Phosphonat và siloxan cung cấp chức năng sinh học của hợp chất
này. Trong khi nhóm siloxan chịu trách nhiệm liên kết ngang với xenlulo, thì photphonat
cung cấp khả năng chống cháy. Độ bền đã được kiểm tra với tiêu chuẩn ASTM D6413-94.
Người ta nhận thấy rằng vẫn có bằng chứng về khả năng chống cháy ngay cả sau 50 lần
giặt áp dụng cùng một hợp chất P-Si vào bơng thơng qua một q trình ent khác được gọi
là quá trình sol-gel. Việc xử lý này làm tăng đáng kể độ bền nhiệt của bông, hơn nữa nó
cịn làm giảm mạnh tổng nhiệt của q trình cháy và nhiệt lượng giải phóng.
3.4.4. Vật liệu tổng hợp nano
Những lo ngại về môi trường liên quan đến chất chống cháy halogen và photpho hữu
cơ đã khiến nhiều nhà nghiên cứu suy nghĩ về các hóa chất chống cháy thân thiện với môi
trường mới. Nhu cầu cao về vật liệu chống cháy cho các mục đích sử dụng khác nhau đã
làm cho vấn đề môi trường trở nên quan trọng hơn. Mặc dù các chất làm chống cháy dựa
trên halogen cho mức độ chống cháy cao, chúng tạo ra các chất trung gian độc hại trong
quá trình tiêu thụ. Vật liệu tổng hợp nano được phát triển đã cho thấy hiệu quả tốt trong
việc tăng đặc tính chống cháy của polyme. Tuy nhiên, có những hợp chất khơng thể vượt

qua các thử nghiệm chống cháy và cần có chất chống cháy thơng thường vì các chất phụ
gia để cải thiện khả năng chống cháy do đó khơng đạt hiệu quả về mặt thương mại. Xử lý
bề mặt bằng công thức nano-composite trong lớp phủ chống cháy ngày càng được quan tâm
nhiều hơn hiện nay.
Đặc tính chống cháy của polyme có thể được cải thiện theo ba cách khác nhau:
1. Bổ sung vật liệu chống cháy vào polyme
2. Hợp chất chống cháy có thể được kết hợp thành polyme chính
3. Bằng hệ thống hút khí.

Khoa đào tạo chất lượng cao

21


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
Các hạt nano đã được sử dụng để tăng tính chất cơ học có thể được sử dụng để chống
cháy vì một số hạt nano cũng cải thiện hiệu suất cháy của vật liệu. Hiệu suất chống cháy
được cải thiện từ lớp phủ nano-composite có thể được giải thích vì nó bảo vệ q trình oxy
hóa của cấu trúc than và do đó củng cố đặc tính chống cháy của lớp phủ.

Hình 4.3. Các silicat vơ cơ kích thước nano và các dẫn xuất silsesquioxan

3.4.5. Vật liệu Modacrylic
Modacrylic là một chất đồng trùng hợp tổng hợp được tạo thành một loại vải mới hợp
thời trang. Nó chứa các sợi chống cháy hiệu suất cao. Vật liệu này không phản ứng với hóa
chất hoặc các dung dịch nguy hiểm khác. Điều này giúp ngăn khơng cho nó bị cháy trong
nhiều tình huống. Modacrylic sẽ cháy ở khoảng 375-425 ℉, nhưng thường sẽ dập tắt ngọn
lửa. Nó cũng khơng nóng chảy và được coi là một trong những loại vật liệu an tồn nhất
hiện có để bảo vệ ngọn lửa.

4. Các kỹ thuật chống cháy
Để đạt được lớp hồn thiện hóa chất chống cháy hiệu quả cần phải xem xét nhiều yếu
tố. Với lớp hoàn thiện chống cháy là đạt được độ bền. Hơn nữa, q trình hồn thiện khơng
được ảnh hưởng khơng tốt đến khả năng chống mài mịn và cảm giác cầm tay của thành

Khoa đào tạo chất lượng cao

22


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
phẩm. Các lớp hồn thiện chống cháy thành cơng về mặt thương mại cần phải xem xét
nhiều yếu tố; cấu tạo vải, loại sợi, hiệu suất yêu cầu, ảnh hưởng có hại đến vải và mơi
trường. Ngồi ra, chi phí sản xuất là một trong những yếu tố quyết định chính của việc hồn
thiện hóa chất chống cháy thành công.

4.1.

Kỹ thuật chống cháy từ bên trong

Ứng dụng vật liệu hút mùi là một trong những cách thành công nhất để giảm khả năng
bắt lửa của vật liệu dễ cháy. Khi bị nung nóng trên nhiệt độ tới hạn, các vật liệu này bắt đầu
trương lên và nở ra.
Hiện tượng trương nở này dẫn đến hình thành một lớp cháy trên bề mặt vật liệu, làm
ngừng quá trình tự cháy của vật liệu được xử lý. Việc bảo vệ chủ yếu được thực hiện bằng
cách hình thành lớp than bền nhiệt này, làm chậm quá trình truyền nhiệt và do đó q trình
cháy. Mặc dù vật liệu hút khí đã được sử dụng để chống cháy cho kết cấu tòa nhà từ lâu,
nhưng lợi ích của việc ứng dụng cation trên vật liệu dệt đã được công nhận vào cuối những
năm 1990. Các vật liệu chống cháy đầu vào chủ yếu chứa các hợp chất nitơ, phốt pho và

inor ganic; do đó bản chất thân thiện với mơi trường là một lý do khác để nhận được sự
quan tâm nghiên cứu gần đây. Tuy nhiên, việc hồn thiện phịng cháy chữa cháy bền bằng
vật liệu hút khí vẫn đang trong giai đoạn phát triển.
4.2.

Kỹ thuật chống cháy từng lớp một

Do tác động có hại đến mơi trường và polyme của lớp hoàn thiện chống cháy đậm đặc,
các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm phương pháp ứng dụng mới của chất chống cháy. Từng
lớp là phương pháp tương đối mới có ảnh hưởng tương đối ít bất lợi hơn đối với các vật
liệu polyme và ảnh hưởng môi trường không đáng kể. Do những lý do này, kỹ thuật từng
lớp có thể được sử dụng để thay thế tiềm năng cho phụ gia chống cháy. Phương pháp này
rất đơn giản và linh hoạt vì nó bao gồm việc cho chất nền vào dung dịch tích điện dương
và âm trong đó các chất tan được hấp thụ dưới dạng lớp nano do tương tác tĩnh điện.

Khoa đào tạo chất lượng cao

23


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
Là một kỹ thuật hình thành các màng nhiều lớp trên bề mặt của chất nền, nó có thể ảnh
hưởng trực tiếp đến chu trình cháy. Hơn nữa, tác dụng phụ thơng thường của việc sửa đổi
hóa học trong khi chất chống cháy cần được kết hợp trong polyme sẽ bị loại bỏ trong
phương pháp này. Với sự kiểm sốt thích hợp của phương pháp này, việc chế tạo màng
nhiều lớp có thể được chấp nhận. Độ dày, chức năng và thành phần của lớp có thể được
kiểm sốt và sử dụng để chế tạo. Vì độ dày có thể được kiểm soát ở cấp độ nano, nên
phương pháp này cũng có thể lắng đọng các hạt nano. Áp dụng kỹ thuật này trên các loại
sợi dệt khác nhau như bông, polyester, polyamide, polyurethane đã cho thấy những kết quả

tốt. Ngoài ra, kỹ thuật này chỉ yêu cầu nhiệt độ phịng và áp suất khí quyển làm điều kiện
thử nghiệm, có nghĩa là đây là một q trình hiệu quả về chi phí. Vẫn cịn một số vấn đề
của kỹ thuật này liên quan đến độ bền và độ cứng của vải, cần được giải quyết.
4.3.

Kỹ thuật chống cháy Sol – Gel

Công nghệ sol-gel trong việc tạo ra khả năng chống cháy đã được chứng minh rất gần
đây mặc dù kỹ thuật này đã được sử dụng để hoàn thiện hàng dệt đặc biệt khác nhau như
chống tia cực tím, chống nhăn và chống nếp nhăn. Tầm quan trọng của lớp hồn thiện chống
cháy bền đã khuyến khích các nhà nghiên cứu khám phá các chiến lược tổng hợp mới dựa
trên hóa học đã biết. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng việc bổ sung các hạt nano
bằng cách tiếp cận tổng hợp khác nhau sẽ làm tăng hiệu quả. Kỹ thuật sol-gel bao gồm hai
bước thủy phân và cơ đặc trong lộ trình tổng hợp của nó. Phản ứng này dẫn đến sự hình
thành lớp phủ hỗn hợp vơ cơ hoặc hữu cơvơ cơ hồn tồn ở hoặc gần nhiệt độ phòng. Lớp
phủ này hoạt động như một lớp cách nhiệt tạo ra rào cản trên bề mặt và bảo vệ polyme.
Rier dạng thanh vô cơ (silica) có thể được hình thành từ silicone hydrogel bằng q trình
sol-gel có khả năng bảo vệ chống cháy, chứng tỏ khả năng tự chữa cháy trên bơng. Ngồi
ra, các hợp chất gốc phốt pho và nitơ có thể làm tăng khả năng chống cháy bằng cách hình
thành lớp than màu trực quan. Một lớp silica tương tự cũng có thể được sử dụng cho hỗn
hợp cot ton và polyester. Sol – gel là một kỹ thuật hoàn thiện chống cháy tiềm năng để tạo

Khoa đào tạo chất lượng cao

24


Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật tpHCM
Cơng nghệ hồn tất vải
lớp cách nhiệt và hình thành than trên bề mặt vải dệt. Các tiêu chí này là bắt buộc để có lớp

hồn thiện chống cháy hiệu quả. Tuy nhiên, độ bền và những thay đổi trong các đặc tính
của vải như sự thoải mái, khả năng mặc, độ trong suốt và tính năng kỹ thuật của sợi tổng
hợp là những vấn đề tích cực cần được giải quyết.
5. Tầm quan trọng và mục đích chống cháy
5.1.

Tầm quan trọng

Sản phẩm dệt may là một phần vốn có trong nội thất của nhà ở và các ngành công
nghiệp, và các cơ sở văn hóa và xã hội. Hầu hết các loại vải thương mại đã và đang sử
dụng trong các nơi nói trên đều rất dễ cháy và dễ bắt lửa. Những thiệt hại đáng kể về
người và tài sản đã là một vấn đề đáng lo ngại trong nhiều năm do các nguy cơ hỏa hoạn
khơng mong muốn. Do đó, cải tiến hệ thống về chất lượng, hiệu suất và an tồn của hàng
dệt may ngày nay có tầm quan trọng đáng kể. Việc phát triển các đặc tính chống cháy của
hàng dệt thậm chí cịn trở nên quan trọng hơn với việc sử dụng ngày càng nhiều các
polyme dễ cháy trong các lĩnh vực gia dụng và công nghiệp. Thống kê của CTIF báo cáo
37.000 người mỗi năm tử vong do sự cố hỏa hoạn ở 31 quốc gia. Ngồi ra, ước tính chi
phí 1% tổng sản phẩm quốc nội (GDP) để thay thế thiệt hại về tài sản, dịch vụ y tế,...
Người ta ước tính rằng trên thế giới có khoảng 6 đến 24 triệu vụ cháy xảy ra hàng năm, có
thể khiến khoảng 100.000 người chết mỗi năm với chi phí ước tính khoảng 500 tỷ bảng
Anh. Những dữ liệu hoàn toàn cho ta thấy được việc phát triển các vật liệu chống cháy là
rất quan trọng và cấp thiết.
5.2.

Mục đích

Vật liệu chống cháy sử dụng trong đời sản xuất và đời sống và các sản phẩm dệt may
chuyên dụng nhằm mục đích chuyên hoạt động trong môi trường như sản phẩm quần áo
chống cháy cho lực lượng cứu hỏa,các lò hơi, luyện kim,... tùy theo từng loại vải mà khả

Khoa đào tạo chất lượng cao

25