Nghiên cứu thiết kế mặt hàng vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester theo phương pháp 'sulution dyed' để tạo mặt hàng vải bọc nệm ghế

1

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ ĐỀ TÀI KHKT 2011


1/ Cơ quan chủ trì:
Phân Viện Dệt-May Tại Thành phố Hồ Chí Minh
Địa chỉ : 345/128A Trần Hưng Đạo, Quận 1, Tp. HCM

2/ Tên đề tài:
“Nghiên cứu thiết kế mặt hàng vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester theo phương pháp
“Solution dyed” để tạo mặt hàng vải bọc nệm ghế.”
Thực hiện theo hợp đồng KHCN số 22.11RD/HD-KHCN ký ngày 10 tháng 03 năm
2011 giữa Bộ công thương và Phân Viện Dệt May tại TP.Hồ Chí Minh.

3/ Chủ nhiệm đề tài: KS. Phạm Thị Mỹ Giang

4/ Cán bộ phối hợp nghiên cứu đề tài:
Nguyễn Anh Kiệt ThS. Dệt May
Nhữ Thị Việt Hà Kỹ sư sợi –dệt
Lê Đức Lộc Kỹ sư hóa nhuộm


5/ TP. Hồ Chí Minh – Tháng 12 năm 2011



2

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, thị trường sợi nhuộm theo phương pháp “solution dyed” rất phát triển.
Các nước chuyên nghiên cứu sản xuất sợi theo phương pháp “solution dyed” là Trung
Quốc, Ấn Độ, Thổ Nhỹ Kỳ, Bỉ, Pakistan, Banglades.
Sợi nhuộm theo phương pháp này dùng phổ biến cho sợi polyester và acrylic.
Loại sợi này có độ đều màu cao, độ bền màu ma sát, độ bền màu ánh sáng rất cao
(khoảng cấp 7-8). Vải dệt từ sợi nhuộm theo phương pháp “solution dyed” thường
được sử dụng trong các sản phẩm để ngoài trời, cần có độ bền màu ánh sáng, bền
màu ma sát cao như vải bọc nệm ghế, vải làm mái hiên, vải lều, bạt
Sợi kéo theo phương pháp “solution dyed” ngoài chức năng có độ bền màu cao,
hiện nay người ta còn thêm một số chức năng cho sợi khi kéo theo phương pháp này
như: kháng khuẩn, chống tia UV, bảo vệ cơ thể trước sự thay đổi thời tiết, tăng trắng
quang học, chống cháy
Trên thị trường, sản phẩm vải bọc nệm ghế để ngoài trời thường được dệt từ sợi
nhuộm theo phương pháp “solution dyed”, đây là dòng sản phẩm cao cấp do chất
lượng của vải rất tốt, đảm bảo yêu cầu sử dụng của người tiêu dùng về độ đồng đều
về màu sắc, độ bền màu, tuổi thọ sản phẩm được kéo dài hơn.
Ở Việt Nam chưa có đơn vị nào nghiên cứu, sản xuất vải dệt từ sợi nhuộm
polyester theo phương pháp “solution dyed”. Phân Viện Dệt May là đơn vị đầu tiên
nghiên cứu thiết kế dệt vải từ sợi nhuộm polyester theo phương pháp “solution dyed”
tạo mặt hàng vải bọc nệm ghế có độ bền màu cao.
Năm 2011, với sự chấp thuận, đồng ý của Bộ Công Thương, Phân Viện Dệt May
đã thực hiện nghiên cứu thiết kế mặt hàng vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester theo phương
pháp “Solution dyed” để tạo mặt hàng vải bọc nệm ghế, tạo sản phẩm mới, vải có độ bền
màu cao, khả năng chống tấm tốt, đáp ứng nhu cầu các cơ sở sản xuất nệm ghế xuất khẩu,
thay thế hàng nhập khẩu, gia tăng giá trị nội địa hóa sản phẩm

3

MỤC LỤC
Chương 1. Nghiên cứu lý thuyết 5

I. Nghiên cứu thị trường 5
II. Công nghệ sản xuất sợi nhuộm polyester 16
1. Tổng hợp polymer 16
2. Quy trình kéo xơ màu polyester theo phương pháp “solution dyed” 17
III. Tính chất xơ polyester 24
1. Tính chất vật lý 24
2. Tính chất hóa học 28
IV. Ứng dụng của sợi nhuộm polyester 31
IV. Công nghệ xử lý hoàn tất chống thấm nước 31
1. Chống thấm kiểu paraffin 32
2. Công nghệ chống thấm dùng axit mêlamin stêaric 32
3. Xử lý chống thấm kiểu silicon 33
4. Xử lý chống thấm kiểu florocacbon 33
Chương 2. Thực nghiệm 35
I. Thí nghiệm tính chất cơ – lý hóa của sợi nhuộm polyester 35
II. Thiết kế mặt hàng 36
III. Quy trình công nghệ 45
1. Công đoạn mắc 46
2. Công đoạn dệt 46
3. Công đoạn hoàn tất 47
4. Thiết bị sử dụng 53
Chương 3. Kết quả và Bình luận 54
KẾT LUẬN và KIẾN NGHỊ 58
Phụ lục
Tài liệu tham khảo

4


Mục tiêu – Phạm vi của đề tài:

- Mục tiêu của đề tài là khảo sát, lựa chọn thiết bị phù hợp– thiết kế mặt hàng
để dệt vải từ sợi polyester (sợi được nhuộm theo phương pháp “solution
dyed”), tạo sản phẩm mới, vải có độ bền màu cao, đáp ứng nhu cầu các cơ sở sản
xuất nệm ghế xuất khẩu.
Nội dung nghiên cứu:
- Tìm hiểu về nguyên lý kéo sợi nhuộm “solution dyed”. Ứng dụng của sợi
nhuộm kéo theo phương pháp “solution dyed”.
- Thí nghiệm các tính chất cơ lý, hóa của sợi nhuộm polyester “solution
dyed”. So sánh tính chất của sợi kéo theo phương pháp thông thường và
phương pháp “solution dyed”.
- Thiết kế mặt hàng: thiết kế thông số công nghệ, lựa chọn thiết bị phù hợp để
dệt vải bọc nệm ghế.
- Nghiên cứu công nghệ xử lý hoàn tất sau dệt.
- Đánh giá chất lượng.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp lịch sử, kế thừa những thành quả nghiên cứu.
- Phương pháp thực nghiệm

5


CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

I. Nghiên cứu thị trường:
1. Các nước xuất – nhập khẩu vải dệt thoi đã nhuộm từ sợi polyester dún,
monofilament > 67dtex, hàm lượng polyester > 85% chủ yếu trên thế giới:
Mã tài liệu HS 540752
Nguồn: www.unstats.un.org
Bảng 1: Các nước nhập khẩu vải dệt thoi đã nhuộm từ sợi polyester dún chủ yếu
Từ năm 2007-2010:
Tên nước Giá trị thương mại (USD)
Tiểu Vương Quốc Ả Rập 856.142.
332
Trung Quốc 775.047.
764
Hồng Kông 700.140.
253
Brazil 537.415.
759
Mexico 353.053.
550
Các nước khác 4.041.105.
897
Tổng giá trị thương mại: 7.262.905.555

6


Bảng 2: Các nước xuất khẩu vải dệt thoi đã nhuộm từ sợi polyester dún chủ yếu
Từ năm 2007-2010
Tên nước Giá trị thương mại (USD)
Trung Quốc 11.740.541.
960
Các nước Châu Á khác 2.117.543.
189
Tiểu Vương Quốc Ả Rập 739.639.
337
Ấn Độ 653.347.
982
Hồng Kông 617.688.
915
Các nước khác 4.001.232.
701
Tổng giá trị thương mại: 19.869.994.084

Bảng 3: Giá trị nhập khẩu vải dệt thoi đã nhuộm từ sợi polyester dún của thế
giới:
Năm Giá trị thương mại (USD)
2010 1.634.896.
730
2009 1.368.155.
963
2008 2.159.228.
683
2007 2.100.624.

179

7

Bảng 4: Giá trị xuất khẩu vải dệt thoi đã nhuộm từ sợi polyester dún của thế
giới trong những năm 2007-2010:
Năm Giá trị thương mại (USD)
2010 4.394.450.
801
2009 4.576.333.
612
2008 5.706.210.
694
2007 5.192.998.
977

Bảng 5. Kim ngạch nhập khẩu vải dệt thoi đã nhuộm từ sợi polyester dún của
Việt Nam từ năm 2005-2009:
Năm Giá trị thương mại (USD)
Trọng lượng
(kg)
2005 15.028.
658
1.610.
946
2006 14.519.
768
1.556.
397
2007 26.069.

986
3.286.
060
2008 25.156.
989
2.819.
563
2009 19.826.
648
2.043.
853


8

Bảng 6. Kim ngạch xuất khẩu vải dệt thoi đã nhuộm từ sợi polyester dún của
Việt Nam từ năm 2005-2009:
Năm Giá trị thương mại (USD)
Trọng lượng
(kg)
2005
27.928.422
3.791.196
2006
30.323.895
4.116.374
2007
28.318.786
2.611.691
2008

31.306.466
4.361.885
2009
25.957.833
2.190.593

Các nước nhập khẩu chủ yếu vải dệt thoi (nhuộm) từ sợi polyester dún là Tiểu
Vương Quốc Ả Rập, Trung Quốc, Hồng Kông, Brazil, Mexico. Các nước xuất khẩu
chủ yếu vải dệt thoi (nhuộm) từ sợi polyester dún là Trung Quốc, Các nước Châu Á
khác, Tiểu Vương Quốc Ả Rập, Ấn Độ, Hồng Kông. Giá trị xuất nhập khẩu vải dệt
thoi (nhuộm) từ sợi polyester dún của thế giới có xu hướng giảm dần từ năm 2008
đến năm 2010.
Giá trị nhập khẩu vải dệt thoi (nhuộm) từ sợi polyester dún của Việt Nam chiếm
khoảng 1,0 – 1,5% so với tổng giá trị nhập khẩu của thế giới.
Giá trị xuất khẩu vải dệt thoi (nhuộm) từ sợi polyester dún của Việt Nam chiếm
khoảng 0,55 – 0,57 % so với tổng giá trị xuất khẩu của thế giới.
Tình hình nhập khẩu vải dệt thoi (nhuộm) từ sợi polyester dún của Việt Nam
tăng từ năm 2005 đến năm 2008. Tuy nhiên, năm 2009 giá trị nhập khẩu của Việt
Nam theo xu hướng chung của thế giới giảm tới 19,8 % so với năm 2008. Xuất khẩu
9

vải dệt thoi (nhuộm) từ sợi polyester dún của Việt Nam năm 2009 cũng giảm 17,1 %
so với năm 2008.
2. Các nước xuất – nhập khẩu vải dệt thoi dệt từ sợi nhuộm - sợi polyester dún,
monofilament > 67dtex, hàm lượng polyester > 85% chủ yếu trên thế giới:
Mã tài liệu HS 540753
Nguồn: www.unstats.un.org
Bảng 7: Các nước nhập khẩu chủ yếu từ năm 2007-2010:
Tên nước Giá trị thương mại (USD)
Đức 161.258.

825
Mỹ 151.796.
469
Romania 132.945.
736
Mexico 119.582.
291
Bỉ 85.683.
185
Các nước khác 1.266.583.
321
Tổng giá trị thương mại: 1.917.849.827

Bảng 8: Các nước xuất khẩu chủ yếu từ năm 2007-2010:
Tên nước Giá trị thương mại (USD)
Trung Quốc 711.818.
881
Pháp 259.281.
234
10

Đức 193.394.
136
Thổ Nhỹ Kỳ 147.104.
738
Ý 142.056.
959
Các nước khác 785.478.
341
Tổng giá trị thương mại: 2,239,134,289

Bảng 9: Giá trị nhập khẩu vải dệt thoi dệt từ sợi nhuộm - sợi polyester dún của
thế giới trong những năm 2007-2010:
Năm Giá trị thương mại (USD)
2010 473.316.
770
2009 429.294.
136
2008 541.032.
602
2007 474.206.
319

Bảng 10: Giá trị xuất khẩu vải dệt thoi dệt từ sợi nhuộm - sợi polyester dún của
thế giới trong những năm 2007-2010:

Năm Giá trị thương mại (USD)
2010 545.663.
618
2009 505.773.
645
11

2008 634.372.
017
2007 553.325.
009

Bảng 11. Kim ngạch nhập khẩu vải polyester (>85%) từ sợi nhuộm của Việt
Nam từ năm 2005-2009:

Năm Giá trị thương mại (USD)
Trọng lượng
(kg)
2005 1.320.
023
95.
479
2006 1.354.
165
97.
949
2007 1.699.
427
138.
425
2008 2.024.
929
158.
412
2009 1.578.
048
101.
370

Bảng 12. Kim ngạch xuất khẩu vải polyester (>85%) từ sợi nhuộm của Việt
Nam từ năm 2005-2009:
Năm Giá trị thương mại (USD)
Trọng lượng
(kg)
2005 1.

229
91
2006
312
15
12

2007 2.
579
117
2008 4.
883
226
2009 1.
229
91

Các nước nhập khẩu chủ yếu vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester dún là Đức,
Mỹ, Romania, Mexico, Bỉ. Các nước xuất khẩu chủ yếu vải dệt thoi từ sợi nhuộm
polyester dún là Trung Quốc, Pháp, Đức, Thổ Nhỹ Kỳ, Ý.
Giá trị nhập khẩu vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester dún của Việt Nam chiếm
khoảng 0,36 – 0,37% so với tổng giá trị nhập khẩu của thế giới.
Giá trị xuất khẩu vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester dún của Việt Nam chiếm tỉ
lệ phần trăm rất nhỏ so với tổng giá trị xuất khẩu của thế giới.
Tình hình nhập khẩu vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester dún của Việt Nam tăng
từ năm 2005 đến năm 2008. Tuy nhiên, năm 2009 giá trị nhập khẩu của Việt Nam
theo xu hướng chung của thế giới giảm tới 22,1 % so với năm 2008. Xuất khẩu vải
dệt thoi từ sợi nhuộm polyester dún của Việt Nam cũng tăng từ năm 2006 đến năm
2008 nhưng năm 2009 giá trị xuất khẩu giảm tới 74,9 % so với năm 2008.
3. Các nước xuất – nhập khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester

dún, monofilament > 67dtex, hàm lượng polyester > 85% chủ yếu trên thế giới:
Mã tài liệu HS 540753
Nguồn: www.unstats.un.org
Bảng 13. Các nước nhập khẩu chủ yếu từ năm 2007-2010:
Tên nước Giá trị thương mại (USD)
Trung Quốc 177.451.
055
13

Ý 151.313.
584
Thổ Nhỹ Kỳ 148.944.
965
Hồng Kông 109.521.
445
Brazil 81.029.
074
Các nước khác 851.460.
746
Tổng giá trị thương mại: 1.519.720.869

Bảng 14. Các nước xuất khẩu chủ yếu từ năm 2007-2010:
Tên nước Giá trị thương mại (USD)
Trung Quốc 671.039.
284
Malaysia 316.432.
072
Việt Nam 104.807.
902
Hồng Kông 90.858.

513
Mỹ 77.629.
148
Các nước khác 540.260.
068
Tổng giá trị thương mại: 1.801.026.987


14

Bảng 15. Giá trị nhập khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún
của thế giới trong những năm 2007-2010:
Năm Giá trị thương mại (USD)
2010 414.096.
118
2009 332.525.
268
2008 387.846.
047
2007 385.253.
436

Bảng 16. Giá trị xuất khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún
của thế giới trong những năm 2007-2010:
Năm Giá trị thương mại (USD)
2010 500.364.889

2009 355.522.
224
2008 478.950.

295
2007 466.189.
579






15

Bảng 17. Giá trị nhập khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún
của Việt Nam từ năm 2005-2009:
Năm Giá trị thương mại (USD)
Trọng lượng
(kg)
2005
1.320.023
95.479
2006
1.354.165
97.949
2007
1.699.427
138.425
2008
2.024.929
15
8.412
2009

1.578.049
101.370
Các nước nhập khẩu chủ yếu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester
dún là Trung Quốc, Ý, Thổ Nhỹ Kỳ, Hồng Kông, Brazil. Các nước xuất khẩu chủ yếu
vải dệt thoi từ sợi nhuộm polyester dún là Trung Quốc, Malaysia, Việt Nam, Hồng
Kông, Mỹ.
Giá trị xuất khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún của Việt
Nam chiếm 5,9% so với tổng giá trị xuất khẩu của thế giới, Việt Nam có mặt trong số
các nước đứng đầu về xuất khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester dún.
Nhận xét chung:
- Bảng số liệu thống kê cho thấy, thị trường xuất – nhập khẩu vải dệt từ sợi
nhuộm polyester nhỏ hơn, chỉ bằng khoảng 15% so với thị trường xuất – nhập khẩu
vải nhuộm dệt từ sợi polyester.
- Việt Nam chủ yếu là xuất khẩu vải dệt thoi chưa tẩy/ đã tẩy dệt từ sợi polyester
dún, khoảng 5,9% so với tổng giá trị xuất khẩu loại vải này của thế giới.
- Đối với vải dệt từ sợi nhuộm polyester, Việt Nam chủ yếu là nhập khẩu, con số
xuất khẩu loại vải này chiếm một tỷ lệ rất nhỏ.
16

II. Công nghệ sản xuất sợi nhuộm polyester:
Sợi polyester có phân khúc thị trường lớn nhất trong các loại sợi tổng hợp. Sợi
polyester chủ yếu được nhuộm màu bằng phương pháp truyền thống với thuốc nhuộm
phân tán và nhuộm bằng phương pháp nhuộm màu dung dịch “solution dyed”.
Phương pháp nhuộm màu dung dịch “solution dyed” không giống như các
phương pháp nhuộm khác. Phương pháp nhuộm màu dung dịch sẽ bơm chất tạo màu
vào dung dịch polymer đang ở trạng thái nóng chảy, tạo ra màu sắc sâu, đậm đặc biệt,
có độ trong, rõ ràng, chất màu trở thành một phần của cấu trúc phân tử.
Theo cách hiểu đơn giản, sự khác nhau giữa phương pháp nhuộm “solution
dyed” và phương pháp nhuộm truyền thống khác tương tự như là một củ cà rốt và
một củ cải. Phương pháp nhuộm “solution dyed” giống như củ cả rốt, chất màu chạy

xuyên suốt củ cà rốt. Điều này giúp loại bỏ sự biến màu dưới tác động của các tác
nhân phá hoại. Các phương pháp nhuộm khác cho màu giống hiệu ứng củ cải, màu
chỉ bám bên ngoài xơ. Điều này có nghĩa là màu sắc có nguy cơ bị mất đi khi giặt giũ,
loại bỏ vết bẩn.
Nhuộm sợi polyester theo phương pháp “solution dyed” có nhiều ưu điểm hơn so
với nhuộm phân tán: chất lượng màu sắc cao (độ bền màu, kiểm soát màu tốt, các tính
chất sử dụng ưu việt). Quá trình kéo sợi màu polyester theo phương pháp “solution
dyed” được thực hiện qua các bước như sau:
1. Tổng hợp polymer:
Sợi polyester được kéo từ dung dịch tổng hợp giữa axit terephthalic và một số
rượu hai chức.
Sợi polyester được tổng hợp dựa trên phản ứng ester hóa trực tiếp giữa axit
terephthalic với các rượu hai chức hoặc phản ứng trao đổi ester giữa dimethyl
terephthalate với các rượu hai chức. Trước đây, sợi polyester được sản xuất bằng con
đường trao đổi ester, nhưng về sau do công nghệ sản xuất acid terephthalate ngày
càng trở nên hoàn thiện, do vậy kể từ năm 1964 polyester dùng cho sản xuất sợi được
tổng hợp bằng con đường ester hóa trực tiếp.
17

Phản ứng ester hóa trực tiếp:
Ethylene glycol phản ứng với axit terephthalic ở áp suất 4.10
5
Pa, nhiệt độ 240-
260
0
C. Đây là phản ứng tự xúc tác, tuy nhiên một số axit mạnh hoặc ester của axit
titamic được them vào hỗn hợp phản ứng như là xúc tác cho phản ứng ester hóa. Tỷ
lệ mol các tác chất cho phản ứng ester hóa trực tiếp là: ethylene glycol: axit
terephthalic vào khoảng 1:1 -1:1,3.
Phản ứng trao đổi ester:

Ethylene glycol phản ứng với dimethyl terephthalate ở nhiệt độ 150
0
C.
Các xúc tác thương mại cho phản ứng trao đổi ester là muối acetate của các kim
loại Ca
2+
, Mg
2+
, Zn
2+
, Co
2+
, Pb
2+
, Mn
2+
. Tỷ lệ mol các tác chất trong phản ứng trao
đổi ester vào khoảng ít nhất 2mol ethylene glycol cho 1mol dimethyl terephthalate.
Phản ứng polymer hóa pha rắn:
Trong sản xuất polyethylene terephthalate, đôi khi người ta đa tụ polymer bằng
phản ứng polymer hóa pha rắn. Để thực hiện phản ứng này, polymer có khối lượng
phân tử thấp được nấu nóng chảy, sau đó được đúc trong khuôn để có kích thước phù
hợp. Những hạt polyester này được kết tinh sơ bộ bằng nhiệt và đảo lộn liên tục để
tránh bị thiêu kết, sau đó chúng được gia nhiệt bằng khí nitơ nóng ở 200
0
C trong áp
suất thấp cho tới khi đạt khối lượng tử mong muốn, sản phẩm của phản ứng này được
vận chuyển tới thiết bị kéo sợi polyester.
2. Quy trình kéo xơ màu polyester theo phương pháp “solution dyed”:
Sợi polyester được kéo bằng phương pháp kéo nóng chảy. Quy trình công nghệ

cho công đoạn kéo sợi như sau:





18

Hình 1: Quy trình công nghệ kéo sợi.
Polyme nóng
chảy sản xuất
theo mẻ
Polyme sản xuất
theo mẻ
Polyme sản xuất
bằng phương pháp
phản ứng pha rắn
Kéo dải
Cắt
Nóng chảy
Trộn
Sấy
Trộn
Nóng chảy
Ép
Vào cúi
Kéo giãn
Crimp
Cắt
Xơ staple
Kéo sợi
Kéo giãn
Sợi filament
Kéo cao tốc
Sợi POY
Kéo cao tốc
Kéo giãn Dún

Sợi POY Sợi dún
Xơ filament
19

2.1. Công đoạn tiền xử lý với polyester sản xuất theo mẻ:
Do đặc thù của quá trình sản xuất theo mẻ, chất lượng của polyester rất khác
nhau về khối lượng phân tử, màu sắc, điểm chảy dẻo, nhóm chức đầu mạch…thậm
chí ngay cả trong cùng một mẻ cũng có những khác biệt này. Hỗn hợp sản phẩm của
nhiều mẻ được đưa đi nấu nóng chảy để kéo sợi. Sự khác nhau trên làm giảm đáng kể
chất lượng xơ. Do vậy, để hạn chế những tác hại này, trong sản xuất polyester theo
mẻ, polyester được kéo thành những dải hình trụ sau đó đem cắt thành từng đoạn
ngắn đều nhau rồi trộn lại để có sự phân tán đồng đều một cách tương đối trước khi
đem đi nóng chảy.
Trong quá trình tồn trữ, các hạt nhựa này có thể hấp thụ ẩm trong không khí.
Lượng ẩm này tạo điều kiện thúc đẩy phản ứng thủy phân nhóm ester trong nhựa làm
giảm chất lượng xơ. Để ngăn ngừa phản ứng thủy phân trong quá trình kéo sợi, các
hạt polyester được sấy bằng không khí khô nóng ở nhiệt độ 170
0
C cho đến lúc độ ẩm
trong polyester là 0,005% khối lượng. Nhiệt độ sấy cao hơn dễ làm polyester có màu.
Để tránh bị thiêu kết trong quá trình sấy, các hạt polyester được tinh thể hóa một phần
ở nhiệt độ từ 100-120
0
C trước khi đem đi sấy. Hạt polyester sau khi sấy được vận
chuyển bằng khí nitơ vào thiết bị nóng chảy để tránh bị tái hút ẩm trở lại. Có ba cách
làm nóng chảy polyester để kéo sợi là: nóng chảy trong máy nén piston, nóng chảy
bằng lò nấu, nóng chảy trong máy ép đùn trục vít.
Nóng chảy trong máy nén piston chỉ phù hợp với các quy trình sản xuất thử
nghiệm. Lò nấu polyester chia làm hai loại: loại dùng hơi đốt và loại dùng điện. Hạt
nhựa được vận chuyển vào lò từng lượng xác định bằng các vít tải vào lò và được các

ghi lò truyền nhiệt. Dòng nhựa nóng chảy lọt qua khe các thanh ghi lò vào bể chứa.
Từ đây nhựa lỏng được một bơm bánh răng bơm vào hệ thống dẫn tới các bộ kéo sợi.
Từ bể chứa một thiết bị cảm ứng thể tích truyền tín hiệu phản hồi về bộ điều khiển để
điều chỉnh lượng nhập liệu. Máy ép đùn trục vít dùng nấu polyester là loại máy ép
đùn một trục hoặc hai trục. Thân máy được chia làm ba vùng: vùng vận chuyển vật
liệu, vùng nóng chảy và vùng bơm. Nhiệt làm nóng chảy nhựa một phần được lấy từ
các điện trở bao bên ngoài xilanh, phần còn lại là do ma sát giữa các hạt nhựa và giữa
hạt nhựa với trục vít. Ở đầu ra của máy ép đùn có lưới để lọc các phần rắn. Dòng
20

nhựa nóng chảy từ máy ép đùn được cấp trực tiếp cho bơm bánh răng để bơm vào bộ
phận kéo sợi.
Khi dung dịch polymer nấu chảy được đưa tới bộ phận ép đùn thì đồng thời
thuốc nhuộm màu dung dịch cũng được đưa đến bộ phận này. Một phương pháp
nhuộm màu cho dung dịch này là hòa tan thuốc nhuộm vào nó trước khi ép đùn dung
dịch polymer. Thuốc nhuộm màu sẽ được thêm vào dung dịch polymer nóng chảy,
tạo thành một thể thống nhất, trong đó có tất cả các màu nhuộm cần thiết để đạt được
màu sắc mong muốn cuối cùng, màu nhuộm này sẽ phân tán trong chất nền polymer
của polymer nóng chảy đã sẵn sàng để qua công đoạn chế biến tiếp theo.
Quá trình sản xuất ép đùn dung dịch polymer có thuốc nhuộm hòa tan được thực
hiện bằng cách cho các chất màu cô đặc vào dung dịch polymer nóng chảy trước khi
ép đùn; mỗi màu riêng lẻ được cho vào một thiết bị cấp có khả năng điều tiết trọng
lượng để cấp màu cho bộ phận ép đùn.
Quá trình tạo màu cho dung dịch polymer nóng chảy được mô tả như sau:
Đầu tiên tạo dung dịch polymer nhiệt dẻo đưa vào bộ ép đùn thông qua ống 16-
17. Các hạt màu được đưa vào máng 18, mỗi hạt chỉ chứa một màu nhuộm, mỗi loại
viên màu nhuộm được chứa trong một bộ phận cấp màu có khả năng điều tiết trọng
lượng riêng biệt. Các bộ phận cấp màu này sẽ cấp các hạt màu cho ống 10, mỗi lần
cấp sẽ có ít nhất 02 màu được cấp từ các bộ phận cấp 2, 4 ,6 , tỉ lệ cấp được điều
khiển bởi thiết bị 12 để đạt được màu yêu cầu của dung dịch ép đùn và tỉ lệ ép đùn.

Các viên màu cô đặc và dung dịch polymer nhiệt dẻo được nấu chảy, pha trộn trong
bộ phận ép đùn. Hỗn hợp này sẽ được ép đùn thành một dung dịch có màu.
21

Bơm 20 sẽ bơm dung dịch pha trộn này qua ống dẫn 22 đến bộ phận kéo sợi 24.

Hình 2. Quá trình tạo màu cho dung dịch polymer nóng chảy
2.2. Kéo sợi:
Xơ polyester kéo nóng chảy được chia làm hai loại:
- Xơ kéo ở tốc độ nhỏ có mật độ pha tinh thể thấp hoặc không tồn tại pha tinh
thể.
- Xơ kéo ở tốc độ lớn có tỷ lệ pha tinh thể cao.
Loại xơ thứ nhất được kéo ở tốc độ 1.500 m/s, còn loại thứ hai được kéo ở tốc độ
2.500 m/s. Đôi khi người ta còn phân chia quy trình kéo sợi theo hệ thống thiết bị kéo
sợi. Với cách phân chia này, quy trình kéo sợi được phân làm hai dạng: dạng có bộ
22

phận kéo sợi và bộ phận kéo định hướng chung và loại có bộ phận kéo sợi và kéo
định hướng phân biệt. Trong kiểu thiết bị kéo sợi và kéo định hướng chung, tốc độ
của các trục quấn có thể lên tới 6.000 m/s, còn trong kiểu thứ hai, tốc độ các trục đổi
hướng quyết định tốc độ kéo sợi. Vì vậy, tốc độ kéo sợi chỉ vào khoảng 4.000 m/s.
Đầu kéo sợi bao gồm một hay nhiều bơm bánh răng gắn liền với bộ lọc và các
spinneret. Vật liệu lọc polyester lỏng là cát mịn hoặc bột nhôm hay lưới niken. Quá
trình lọc được tiến hành ở áp suất từ 2-50 MPa. Spinneret làm bằng thép không gỉ dày
từ 0,1-0,4mm. Các lỗ phân bố trên spinneret có thể ở dạng các vòng tròn đồng tâm
hay thành các hàng song song hoặc được phân bố thành từng cụm theo đường kính lỗ
để có thể kéo ra sợi có nhiều cỡ từ một đầu kéo sợi. Lỗ kéo sợi có dạng hình trụ ở đầu
vào, còn đầu ra cong dần theo các dạng đường conic nhằm tăng độ đồng đều của xơ.
Số lỗ trên spinneret thay đổi rất rộng từ một lượng rất hạn chế tới khoảng 60.000 lỗ.
Mỗi spinneret nối thành từng bộ với một bơm hoặc thành từng nhóm để dễ dàng

chuyển dòng nhựa qua lại với nhau nhằm hạn chế sự quá áp cục bộ trên từng
spinneret hay sửa chữa khi lỗ kéo sợi bị tắc.
Ở đầu ra của spinneret, kích thước của sợi thường lớn hơn kích thước của lỗ do
sự hồi phục của sợi. Nguyên nhân gây ra hiện tượng này là sự trượt lên nhau giữa các
lớp khi dòng nhựa lỏng tiếp xúc với vùng không gian có nhiệt độ thấp hơn một cách
đột ngột. Do vậy, một số thiết bị được gắn thêm một bộ phận gia nhiệt bao quanh khu
vực này hoặc tốc độ kéo sợi ở khu vực này cần được gia tăng để chống lại hiệu ứng
hồi phục ở trên. Ra khỏi khu vực kéo sợi, xơ được làm nguội bằng không khí thổi
ngang qua hướng chuyển động của chùm xơ trong trường hợp chùm xơ nhỏ. Đối với
các chùm xơ có số lượng xơ lớn, không khí được thổi ngược chiều chuyển động của
xơ trong buồng kín. Ở cuối mỗi buồng làm nguội, chùm xơ hội tụ lại với nhau theo
trục dẫn đi vào khu vực gia công tiếp theo, sau đó qua khu vực hoàn tất rồi cuốn vào
những trục sợi, hoặc sợi được các trục đưa vào khu vực kéo định hướng sau đó hội tụ
với các xơ khác làm thành bó sợi. Đối với bộ kéo sợi kết hợp với kéo định hướng, xơ
không quấn thành quả mà được dẫn trực tiếp tới các trục đổi hướng vào khu vực kéo
giãn.
23

Sợi được xử lý hoàn tất bằng cách tiếp xúc với trục tẩm các hóa chất cần thiết,
bao gồm hỗn hợp các chất bôi trơn, chất chống tĩnh điện, chất nhũ hóa, chất chống
mài mòn, chất chống oxy hóa. Thành phần của hỗn hợp hoàn tất là bí quyết công
nghệ của từng hãng. Tuy nhiên, chúng đều có thành phần cơ bản bao gồm những chất
bôi trơn là hydrocarbon hay ester của rượu béo hoặc axit béo, ester của axit
phosphoric với rượu có số nguyên tử carbon trong phân tử từ 6-10 hoặc
polyoxyethylene thấp phân tử hoặc muối của axit phosphoric với các amin bậc bốn.
2.3. Kéo giãn:
Xơ polyester sau khi được kéo ra từ spinneret có độ định hướng thấp, không đáp
ứng các tính chất cơ lý của sợi dệt. Để nâng cao độ định hướng, xơ được kéo giãn ở
tỷ lệ thích hợp bằng cách cho xơ filament trượt trên bề mặt của các trục kéo với vận
tốc lớn. Trong sản xuất các trục kéo giãn thường được gia nhiệt để bề mặt đạt nhiệt

độ từ 90-100
0
C là vùng nhiệt chuyển thủy tinh của polyester. Đối với quy trình kéo
sợi liên tục, để đảm bảo tính chính xác của thông số nhiệt độ, sợi được gia nhiệt bổ
sung thông qua các mấu được lắp giữa các trục kéo giãn. Tỷ số kéo giãn thường nằm
vào khoảng từ 3:1-6:1. Tỷ số kéo giãn cao hơn được dùng trong sản xuất sợi có độ
bền cao và thường kéo hai giai đoạn. Trong đó giai đoạn hai tiến hành ở nhiệt độ cao
hơn giai đoạn một với tỷ số kéo giãn 1,5:1. Quá trình kéo giãn filament giúp hình
thành vùng tinh thể trong xơ. Tuy nhiên, hiệu ứng này sẽ mất dần bởi sự hồi phục của
xơ do nhiệt độ ở các quy trình gia công tiếp theo. Bởi vậy, để bảo toàn độ kết tinh của
xơ sau khi kéo giãn, polyester được ổn định ở nhiệt độ từ 140-220
0
C trên các đĩa hoặc
các trục dẫn.
Ban đầu những máy kéo giãn trong các quy trình liên tục dựa trên nguyên tắc
kéo giãn kết hợp xe sợi. Trong đó trước khi đánh ống, sợi được tiếp xúc với hệ thống
đai. Kết quả là sợi vừa được kéo giãn vừa có độ xoắn. Tuy nhiên, thế hệ máy này có
tốc độ kéo thấp, chỉ dưới 1.200 m/s. Các thế hệ máy kéo giãn sau này dựa trên
nguyên lý kéo – đánh ống cho ra sợi không có độ xoắn nhưng tốc độ kéo sợi cao hơn,
khoảng 6.000 m/s. Tuy nhiên, sợi sản xuất ra có hệ số ma sát thấp vì trơn láng hơn.
Do vậy, để tăng độ bám dính, sợi được làm biến dạng bằng các tác động cơ học trước
khi đánh ống. Trong sản xuất sợi xơ ngắn hoặc sợi có kích thước lớn, cần nhiều hơn
24

một trục để ổn định nhiệt cho sợi. Riêng đối với sản xuất sợi xơ ngắn, các trục ổn
định nhiệt được bố trí trong từng công đoạn của quá trình kéo giãn. Sợi xơ ngắn được
tạo nếp bằng các tác động cơ học như dùng hộp nhồi… sau đó xơ được ổn định nhiệt
ở nhiệt độ 140-200
0
C trước khi bị cắt.

2.4. Dún sợi:
Kỹ thuật dún sợi bắt đầu được đưa vào sản xuất từ cuối thập niên 1950 đầu thập
niên 1960 dựa trên nguyên lý tạo xoắn giả cho xơ. Với kỹ thuật này, xơ có cường lực
lớn được gia nhiệt trước khi tiếp xúc với các cọc xoắn, sau đó xơ được ổn định xoắn
bằng cách hấp trong nồi hơi ở nhiệt độ 140
0
C trong sản xuất theo mẻ hoặc bằng cách
cho xơ qua vùng gia nhiệt thứ cấp.
Tới đầu thập niên 1970, kỹ thuật kéo sợi tạo dún được áp dụng trong sản xuất sợi
POY. Đĩa nhám tạo xoắn thay thế các cọc xoắn, góp phần nâng cao độ xoắn của xơ.
Sợi POY sản xuất theo kỹ thuật kéo sợi và tạo xoắn đồng thời chiếm lĩnh thị trường
xơ sợi trên toàn thế giới. Trong một số trường hợp, nhà sản xuất dún sợi trước khi
tung ra thị trường.
Bên cạnh việc tạo xoắn cho sợi bằng cách tiếp xúc với các đĩa nhám, sợi còn
được tạo xoắn bằng cách cho tiếp xúc với hệ thống hai dây đai chữ thập tại giao diện
của hai đai, hệ thống đai được giải nhiệt bằng nước hoặc bằng không khí trong quá
trình công tác.
Do màu nhuộm được đưa vào dung dịch polymer nóng chảy trước khi ép đùn xơ
trong quá trình kéo sợi nên quá trình kéo sợi và nhuộm màu đạt được chỉ trong một
bước mà không cần sử dụng nước để nhuộm màu sợi như phương pháp nhuộm phân
tán.
III. Tính chất xơ polyester:
1. Tính chất vật lý:
1.1. Ứng suất:
Với xơ có cùng độ biến dạng dư, xơ có khối lượng phân tử càng cao công kéo
đứt càng cao do ứng suất tăng theo khối lượng phân tử. Ngược lại xơ polyester có
25

khối lượng phân tử thấp có công kéo đứt thấp do có ứng suất thấp. Cả hai loại xơ trên
đều được sản xuất ở quy mô công nghiệp. Xơ có ứng suất cao được dùng cho xơ ngắn

chống nổi hạt. Ứng suất một số loại được cho trong bảng sau:
Bảng 18: Ứng suất của một số loại xơ poly ethylene terephthalate
Loại sợi Độ nhớt tới hạn Ứng suất (cN/tex) Độ giãn (%)
Sợi xơ ngắn xoắn
thấp
0,38-0,48 26 40
Sợi xơ ngắn có ứng
suất cao
0,70-0,75 65 24
Sợi filament thường 0,55-0,65 50 15
Sợi filament kỹ thuật 0,75-1,00 85 7
Sợi dệt thảm 0,6 34 50
Những số liệu trên đây cho thấy poly ethylene terephthalate nói riêng, polyester
nói chung là loại xơ có độ bền và độ bám cao. Cường lực của xơ polyester ngang với
nylon và polypropylene. Độ bám của xơ bằng các loại xơ thực vật. Ngoài polyester ra
hiện nay chỉ có xơ aramide mới có được những đặc tính này. Đặc biệt tùy vào điều
kiện gia công, ứng suất và độ nhớt tới hạn của xơ khác nhau nên xơ polyester rất
phong phú về chủng loại.
Ở nhiệt độ cao ứng suất của xơ giảm trong khi độ biến dạng của xơ tăng do động
năng của các đơn vị cấu trúc trong xơ tăng lên, các liên kết vật lý có năng lượng thấp
bị bẽ gãy. Kết quả là phần tinh thể chuyển thành vô định hình làm cho tỷ lệ pha vô
định hình tăng lên, xơ trở nên dẻo. Tuy nhiên, khi nhiệt độ tăng, ứng suất của
polyester chỉ giảm về tới một hằng số cho tới khi polyester nóng chảy. Khoảng nhiệt
độ làm cho polyester giảm ứng suất vào khoảng từ 110-140
0
C, trong một số điều kiện
quá trình này vẫn có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn như trong điều kiện có mặt nước
nóng, polyester hóa dẻo ở nhiệt độ 60
0
C. Nguyên nhân của hiện tượng này là các