Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ xử lý hoàn tất cho vải bông bằng chitosan ở qui mô công nghiệp

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện luận văn này, dưới sự hướng dẫn nhiệt
tình, động viên và khích lệ của thầy giáo TS. Phạm Đức Dương về chuyên
môn cũng như phương pháp nghiên cứu khoa học tôi đã hoàn thành luận văn
tốt nghiệp.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy giáo TS.
Phạm Đức Dương, các thầy, cô Bộ môn Vật liệu và Công nghệ Hóa dệt, Viện
Dệt may Da giầy và Thời trang, Viện đào tạo Sau đại học, trường Đại học
Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến KS Lưu Văn Chinh Viện Dệt may - Tập đoàn Dệt may Việt Nam, KS Đào Văn Phương - Tổng
Giám đốc công ty CP Dệt lụa Nam Định, các cán bộ kỹ thuật tại nhà máy
Nhuộm - Công ty CP dệt lụa Nam Định - khu CN Hòa Xá tỉnh Nam Định đã
nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện hoàn tất
mẫu lớn của đề tài.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến công ty Dệt kim Đông
Xuân Hà Nội, công ty CP Nhuộm Hà Nội, công ty Haprosimex đã giúp đỡ và
tạo điều kiện cho tôi trong quá trình khảo sát hệ thống thiết bị xử lý hoàn tất
của đề tài.
Mặc dù luôn cố gắng học hỏi, trau dồi kiến thức để thực hiện và hoàn
thành luận văn này, tuy nhiên do thời gian có hạn và bản thân còn nhiều hạn
chế trong quá trình nghiên cứu nên tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý
kiến của các thầy, cô và bạn bè đồng nghiệp.

Nguyễn Hữu Uẩn

1

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan toàn bộ nghiên cứu được thực hiện tại Trung tâm thí
nghiệm vật liệu dệt may da giầy, trường Đại học Bách khoa Hà Nội và Công
ty cổ phần dệt lụa Nam Định. Các nội dung và kết quả nghiên cứu được trình
bày trong luận văn là do tác giả nghiên cứu và tự trình bày dưới sự hướng dẫn
của thầy giáo TS. Phạm Đức Dương, không sao chép của tài liệu khác.
Tác giả xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về những nội dung, số liệu cũng
như các kết quả nghiên cứu trong luận văn.
Hà Nội, ngày 20 tháng 3 năm 2015.
Người thực hiện

Nguyễn Hữu Uẩn

Nguyễn Hữu Uẩn

2

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................................................2
MỤC LỤC...........................................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN.........................................................5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN....................................................................................6
DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN........................................................................8
MỞ ĐẦU..........................................................................................................................................10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ MỘT SỐ DÂY CHUYỀN XỬ LÝ HOÀN TẤT VẢI TRONG
THỰC TẾ SẢN XUẤT..........................................................................................................................11
1.1 Tổng quan về chitosan...............................................................................................................11
2.1. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................................30
2.2. Đối tượng nghiên cứu..............................................................................................................30
2.3. Phương pháp nghiên cứu........................................................................................................33
2.4. Nội dung nghiên cứu...............................................................................................................33
2.4.1. Nghiên cứu xây dựng qui trình CN xử lý hoàn tất vải bông bằng chitosan ở qui mô công
nghiệp trên cơ sở áp dụng qui trình CN xử lý hoàn tất kháng cho vải bông bằng chitosan tại phòng
thí nghiệm.

33

2.4.2. Nghiên cứu sự thay đổi một số tính chất cơ lý của vải sau xử lý hoàn tất.............................40
2.4.2.1 Độ bền đứt, độ giãn đứt......................................................................................................40
2.4.3. Nghiên cứu sự thay đổi một số tính tiện nghi của vải sau xử lý hoàn tất..............................41
2.4.3.1 Độ thoáng khí......................................................................................................................42
2.4.3.2 Độ thông hơi........................................................................................................................42
2.4.3.3 Độ mềm rủ..........................................................................................................................43
2.4.3.4 Độ nhàu...............................................................................................................................44
2.4.4 Nghiên cứu sự thay đổi đặc tính bề mặt, biến dạng nén của vải bông sau xử lý hoàn tất với
chitosan

45

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN.........................................................................47
3.1 Sơ đồ qui trình công nghệ xử lý gắn chitosan lên vải bông lần 1..............................................47
Sơ đồ qui trình công nghệ xử lý gắn chitosan lên vải bông lần 2....................................................48
3.2. Kết quả kiểm tra tính chất cơ lý của vải trước và sau xử lý hoàn tất........................................49
3.3. Kết quả kiểm tra tính tiện nghi của vải sau xử lý......................................................................50

Nguyễn Hữu Uẩn

3

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

3.3.1 Độ thoáng khí.........................................................................................................................50
3.3.2 Độ thông hơi...........................................................................................................................51
3.3.3 Độ nhàu của vải......................................................................................................................52
3.3.4 Độ mềm rủ.............................................................................................................................52
3.4. Kết quả kiểm tra đặc tính bề mặt, biến dạng nén của vải sau xử lý.........................................54
3.4.1 Biến dạng nén.........................................................................................................................54
3.4.2 Đặc tính bề mặt......................................................................................................................54
KẾT LUẬN CỦA ĐỀ TÀI VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO............................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................................57
II. Tài liệu tiếng Anh.........................................................................................................................58

PHỤ LỤC 1.......................................................................................................................................59
KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐỘ BỀN KÉO ĐỨT VÀ ĐỘ GIÃN ĐỨT CỦA VẢI THEO HƯỚNG SỢI DỌC VÀ THEO
HƯỚNG SỢI NGANG........................................................................................................................59
PHỤ LỤC 2.......................................................................................................................................65
KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐỘ THOÁNG KHÍ CỦA VẢI.................................................................................65
PHỤ LỤC 3.......................................................................................................................................67
KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐẶC TÍNH BỀ MẶT, BIẾN DẠNG NÉN CỦA VẢI...................................................67

Nguyễn Hữu Uẩn

4

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
AFNOR

Association France de Normalisation

ASTM

American Society for Testing and Materials

BS

Tiêu chuẩn Anh

CA

Axit citric

DD

Mức độ deaxetylate

FTIR

Fourier Transform Infra Red spectroscopy

ISO

International Organization for Standardization

LT

Đặc tính kéo tuyến tính của vải

MIU

Giá trị trung bình hệ số ma sát bề mặt mẫu vải

MMD

Giá trị độ lệch trung bình của hệ số ma sát

MW

Khối lượng phân tử

NF

Tiêu chuẩn pháp

OWB

On weight of bath

OWF

On weigh of fabric

RC

Khả năng phục hồi biến dạng nén

SHP

Natri hypophotphite

SMD

Gía trị độ lệch trung bình của độ nhám bề mặt vải

To

Độ dày của mẫu vải dưới áp lực 0.5cN/cm2

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Tm

Độ dày của mẫu vải dưới áp lực 50cN/cm2

WC

Năng lượng nén trên một đơn vị diện tích

WPU

Wet pick-up

WT

Năng lượng kéo trên một đơn vị diện tích

TN

Thí nghiệm

CP

Cổ phần

TNHHMTV Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên

Nguyễn Hữu Uẩn

5

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của........................................................................................................12
Hình 1.3: Cấu tạo hóa học của Chitosan..........................................................................................13
Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong xơ bông.................................................................................18
Hình 1.7: Bộ phận vào vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải.............................................................22
Hình 1.8: Bộ phận ngấm ép của hệ thống xử lý hoàn tất vải...........................................................23
Hình 1.9: Bộ phận văng khổ, chỉnh canh của hệ thống xử lý hoàn tất vải........................................23
Hình 1.10: Trục ren giãn biên của hệ thống xử lý hoàn tất vải.........................................................24
Hình 1.11: Trục lông đề vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải............................................................25
Hình 1.12: Bộ phận buống sấy-gia nhiệt của hệ thống xử lý hoàn tất vải.......................................26
Hình 1.13: Bộ phận ra vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải..............................................................27
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của vải bông..................................................................................30
Hình 2.4: Quá trình chuẩn bị dung dịch chitosan để xử lý hoàn tất................................................37
Hình 2.5: Các trục mà vải đi qua Hình 2.6: Đồng hồ hiển thị áp lực trục ép....................................38
Hình 2.7: Bộ cài đặt nhiệt độ 04 buồng sấy của hệ thống thiết bị..................................................38
Hình 2.8: Bộ cài đặt nhiệt độ 04 buồng gia nhiệt của hệ thống thiết bị..........................................39
Hình 2.9: Thiết bị đánh cuộn và kiểm tra ngoại quan vải sau hoàn tất...........................................40

Hình 3.1: Qui trình công nghệ xử lý hoàn tất gắn chitosan lên vải bông lần 1.................................47
Hình 3.2: Qui trình công nghệ xử lý hoàn tất gắn chitosan lên vải bông lần 2.................................48
Bảng 3.1: Kết quả nghiên cứu độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của vải trước và sau khi xử lý với
chitosan theo hướng sợi dọc. ( Phụ lục 1).......................................................................................49
Bảng 3.2: Kết quả nghiên cứu độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của vải trước và sau khi xử lý với
chitosan theo hướng sợi ngang. (Phụ lục 1)....................................................................................49
Bảng 3.3: Kết quả nghiên cứu độ thoáng khí của vải trước và vải sau khi xử lý hoàn tất với chitosan
(Phụ lục 2)........................................................................................................................................50
Bảng 3.4: Kết quả nghiên cứu độ thông hơi của vải trước khi xử lý hoàn tất với chitosan..............51
Bảng 3.5: Kết quả nghiên cứu độ thông hơi của vải sau khi xử lý hoàn tất với chitosan..................51

Nguyễn Hữu Uẩn

6

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Bảng 3.6: Kết quả nghiên cứu góc hồi nhầu của vải trước khi xử lý và vải sau khi xử lý hoàn tất với
chitosan...........................................................................................................................................52
Bảng 3.7: Kết quả nghiên cứu độ rủ của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan...............52
Bảng 3.8: Kết quả nghiên cứu biến dạng nén của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan
(Phụ lục 3)........................................................................................................................................54
Bảng 3.9: Kết quả nghiên cứu đặc tính bề mặt của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan
(phụ lục 3).......................................................................................................................................54

Nguyễn Hữu Uẩn

7

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

DANH MỤC CÁC BẢNG SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của........................................................................................................12
Hình 1.3: Cấu tạo hóa học của Chitosan..........................................................................................13
Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong xơ bông.................................................................................18
Hình 1.7: Bộ phận vào vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải.............................................................22
Hình 1.8: Bộ phận ngấm ép của hệ thống xử lý hoàn tất vải...........................................................23
Hình 1.9: Bộ phận văng khổ, chỉnh canh của hệ thống xử lý hoàn tất vải........................................23
Hình 1.10: Trục ren giãn biên của hệ thống xử lý hoàn tất vải.........................................................24
Hình 1.11: Trục lông đề vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải............................................................25
Hình 1.12: Bộ phận buống sấy-gia nhiệt của hệ thống xử lý hoàn tất vải.......................................26
Hình 1.13: Bộ phận ra vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải..............................................................27
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của vải bông..................................................................................30
Hình 2.4: Quá trình chuẩn bị dung dịch chitosan để xử lý hoàn tất................................................37
Hình 2.5: Các trục mà vải đi qua Hình 2.6: Đồng hồ hiển thị áp lực trục ép....................................38
Hình 2.7: Bộ cài đặt nhiệt độ 04 buồng sấy của hệ thống thiết bị..................................................38
Hình 2.8: Bộ cài đặt nhiệt độ 04 buồng gia nhiệt của hệ thống thiết bị..........................................39
Hình 2.9: Thiết bị đánh cuộn và kiểm tra ngoại quan vải sau hoàn tất...........................................40
Hình 3.1: Qui trình công nghệ xử lý hoàn tất gắn chitosan lên vải bông lần 1.................................47
Hình 3.2: Qui trình công nghệ xử lý hoàn tất gắn chitosan lên vải bông lần 2.................................48

Bảng 3.1: Kết quả nghiên cứu độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của vải trước và sau khi xử lý với
chitosan theo hướng sợi dọc. ( Phụ lục 1).......................................................................................49
Bảng 3.2: Kết quả nghiên cứu độ bền kéo đứt và độ giãn đứt của vải trước và sau khi xử lý với
chitosan theo hướng sợi ngang. (Phụ lục 1)....................................................................................49
Bảng 3.3: Kết quả nghiên cứu độ thoáng khí của vải trước và vải sau khi xử lý hoàn tất với chitosan
(Phụ lục 2)........................................................................................................................................50
Bảng 3.4: Kết quả nghiên cứu độ thông hơi của vải trước khi xử lý hoàn tất với chitosan..............51
Bảng 3.5: Kết quả nghiên cứu độ thông hơi của vải sau khi xử lý hoàn tất với chitosan..................51

Nguyễn Hữu Uẩn

8

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Bảng 3.6: Kết quả nghiên cứu góc hồi nhầu của vải trước khi xử lý và vải sau khi xử lý hoàn tất với
chitosan...........................................................................................................................................52
Bảng 3.7: Kết quả nghiên cứu độ rủ của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan...............52
Bảng 3.8: Kết quả nghiên cứu biến dạng nén của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan
(Phụ lục 3)........................................................................................................................................54
Bảng 3.9: Kết quả nghiên cứu đặc tính bề mặt của vải trước và sau khi xử lý hoàn tất với chitosan
(phụ lục 3).......................................................................................................................................54

Nguyễn Hữu Uẩn

9

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

MỞ ĐẦU
Chúng ta đang sống trong một thế giới mà các thành tựu về khoa học công
nghệ được đổi mới không ngừng. Các thành tựu khoa học và công nghệ đạt
được khi các nhà khoa học theo đuổi để giải quyết những vấn đề nảy sinh
trong cuộc sống hoặc đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người. Những
thành công về khoa học và công nghệ trong ngành dệt may cũng không nằm
ngoài qui luật đó. Bên cạnh việc nâng cao và hoàn thiện chất lượng vải may
mặc dân dụng thì vải may mặc có chức năng như: chống nhàu, chống cháy,
kháng khuẩn, chống mùi hôi, chống tia UV…cũng đã xuất hiện và ngày càng
phát triển.
Ở Việt Nam những năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm dệt
may hoàn tất các chức năng kể trên tăng mạnh. Nhưng phần lớn các sản phẩm
này đều phải nhập từ nước ngoài với giá thành cao. Khoảng 10 năm trở lại
đây đã có một số công trình nghiên cứu về vải sau các xử lý hoàn tất tại
trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tuy nhiên các nghiên cứu này đều phải sử
dụng hóa chất hoàn tất nhập ngoại với giá thành cao nên vải sau hoàn tất chưa
thể trở thành sản phẩm đại trà thông dụng. Điều này đã và đang đặt ra một câu
hỏi cho ngành dệt Việt Nam về khả năng sản xuất vật liệu dệt chức năng có
giá thành phù hợp đáp ứng đông đảo nhu cầu của người tiêu dùng trong nước
cũng như xuất khẩu. Đây là vấn đề thời sự, là yêu cầu thực tế cần giải quyết.
Qui trình công nghệ xử lý hoàn tất tạo tính năng kháng khuẩn cho vải

bông bằng chitosan sản xuất tại Việt Nam đã được thực hiện tại trường Đại
học Bách khoa Hà Nội ở qui mô phòng thí nghiệm. Nhưng vấn đề áp dụng qui
trình xử lý hoàn tất này vào sản xuất ở qui mô công nghiệp có khó khăn gì
không, phải điều chỉnh hay thay đổi các thông số công nghệ thế nào và chất
lượng vải sau hoàn tất ra sao là vấn đề cần được xem xét, nghiên cứu và giải
quyết. Đây chính là lý do để thực hiện đề tài :
“ Nghiên cứu xây dựng qui trình công nghệ xử lý hoàn tất cho vải bông
bằng chitosan ở qui mô công nghiệp”

Nguyễn Hữu Uẩn

10

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ MỘT SỐ DÂY
CHUYỀN XỬ LÝ HOÀN TẤT VẢI TRONG THỰC TẾ SẢN XUẤT
1.1 Tổng quan về chitosan
Chitosan là sản phẩm của quá trình deacetyl hoá chitin, khi chitin được
deacetyl hoá trên 60% thì nó có thể hoà tan trong dung dịch axit loãng và gọi
là chitosan.
H

OH

Deaxetyl hóa

O
HO

H

NHAc

O n

H

OH
O

©¢eacetyl hoa
HO

H

NH2

O n

Chitosan

Chitin

Chitin có thành phần chính là vỏ của các loài giáp xác như tôm, cua, bộ

xương ngoài của các động vật thân mềm và côn trùng, thành tế bào của một
số loài nấm. Đây chính là nguyên liệu để điều chế chitosan.
Chitosan được nghiên cứu khoảng 30 năm trở lại đây, được ứng dụng
rộng rãi bởi có nhiều ưu điểm như: có khả năng tự phân huỷ, tính sinh học,
khả năng kháng khuẩn, không độc tố, nhiều đặc tính tốt về cơ lý hoá [3,4].
Chitosan được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: dược
phẩm, y tế, sản xuất giấy, nhuộm hoàn tất trong ngành dệt, tạo xơ, xử lý nước
thải, công nghệ sinh học, mỹ phẩm, xử lý thực phẩm và nông nghiệp.
Xử lý hoàn tất cho vật liệu dệt sử dụng chitosan có ý nghĩa về mặt sinh
thái môi trường nên có nhiều lợi thế. Chitosan là một polyme sinh học tự
nhiên có nhiều đặc trưng về hoá học trong đó có khả năng chuyển thành
cation tự nhiên của

nó.

Hình 1.1: Vai trò kháng khuẩn của N+

Nguyễn Hữu Uẩn

11

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Trong công thức của chitosan có nhóm NH2 do đó khi đưa chitosan lên
vải sẽ tạo ra N+, khi vải tiếp xúc với vi khuẩn các ion N + sẽ phát huy tính

kháng khuẩn của nó (hình 1.1).
Các sản phẩm dệt, đặc biệt là những sản phẩm được làm từ xơ sợi thiên
nhiên là môi trường rất thuận lợi cho vi khuẩn phát triển bởi diện tích bề mặt
của vải dệt lớn và có khả năng lưu giữ độ ẩm. Những năm gần đây, nhu cầu
của người tiêu dùng về sản phẩm dệt chức năng trong đó có chức năng kháng
khuẩn ngày càng tăng bởi khi đời sống được nâng lên thì nhu cầu cần được
bảo vệ của con người càng được quan tâm. Các nghiên cứu xử lý hoàn tất cho
vải bằng chitosan ngày càng nhiều bởi nhiều ưu điểm của loại sản phẩm này.
1.1.1 Cấu trúc lý hóa của chitosan [21]
Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn và rất giống
xenlulo.

Hình 1.2: Cấu trúc hóa học của
1. Chitin 2. Chitosan 3. Cellulose
Như hình 1.2 thì sự khác biệt duy nhất giữa chitosan và cellulose là
nhóm amin (-NH2) ở vị trí C-2 của Chitosan thay thế nhóm hydroxyl (-OH) ở
cellulose. Chitosan tích điện dương do đó nó có khả năng liên kết hóa học với
những chất tích điện âm như chất béo, lipid, cholesterol, protein và các đại
phân tử. Chitin và chitosan rất có lợi ích về mặt thương mại cũng như là một

Nguyễn Hữu Uẩn

12

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

nguồn vật chất tự nhiên do tính chất đặc biệt của chúng như tính tương thích
về mặt sinh học, khả năng hấp thụ, khả năng tạo màng và giữ các ion kim
loại.

Hình 1.3: Cấu tạo hóa học của Chitosan
Màu của vỏ giáp xác hình thành từ hợp chất của chitin (dẫn xuất của 4-xeton
và 4,4’ di xeton-ß-carotene ). Bột chitosan có dạng hơi sệt trong tự nhiên và
màu sắc của nó biến đổi từ vàng nhạt đến trắng trong khi tinh bột và xenlulo
lại có cấu trúc mịn và màu trắng.
1.1.2 Tính chất của chitosan
Mức độ deacetyl hóa
Deacetyl hóa (DD) là tỷ lệ glucosamine đơn phân tử còn sót lại trong
Chitin. Nó ảnh hưởng đến khả năng hòa tan và tính tan của Chitin. Theo quy
ước, Chitin và Chitosan được phân biệt qua khả năng hòa tan của nó trong
dung dịch nước hay axit. Khi Chitin được deacetyl hóa đến một mức độ nào
đó nó có khả năng hòa tan trong axit và được gọi là Chitosan. Quá trình
deacetyl hóa điển hình của Chitin liên quan tới phản ứng của Chitin dạng bột
hoặc dạng vảy trong dung dịch NaOH 40-50% ở 100-120oC trong vài giờ để
thủy phân liên kết N- acetyl. Lặp lại quá trình trên có thể cho giá trị deacetyl
hóa lên tới 90% nhưng deacetyl hóa hoàn toàn không bao giờ đạt được chỉ
bằng quá trình deacetyl hóa không đồng nhất mà không thông qua biến đổi.

Nguyễn Hữu Uẩn

13

CH13A

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Chitosan deacetyl hóa gần 100% có thể đạt được bằng phương pháp xử lí
kiềm với dạng gel thay vì dạng bột của Chitosan.
Một số phương pháp được sử dụng để đo DD như máy quang phổ IR,
UV, vòng lưỡng sắc, máy quang phổ H NMR, chuẩn độ theo điện thế, chuẩn
độ theo HI Phương pháp sử dụng quang phổ hồng ngoại thường được sử
dụng để thiết lập các giá trị mức độ acetyl hóa của chitosan. Phương pháp này
rất nhanh và không giống những phương pháp quang phổ khác nó không đòi
hỏi mẫu phải tinh chế, và không cần hòa tan mẫu vào dung dịch. Tuy nhiên
phương pháp này sử dụng đường chuẩn do đó cách xây dựng đường chuẩn có
thể ảnh hưởng đến kết quả. Ngoài ra, khi chuẩn bị mẫu, dụng cụ sử dụng và
các điều kiện có thể ảnh hưởng đến việc phân tích mẫu. Khi ở mức độ acetyl
hóa thấp, chitosan có khả năng hút ẩm lớn hơn khi mức độ này cao do đó
trước khi phân tích chitosan cần phải sấy.
Khối lượng Mol phân tử (MW)
MW là thông số rất quan trọng cho các polymers tự nhiên và tổng hợp
cho những ứng dụng của chúng. MW của Chitin và Chitosan phụ thuộc vào
nguồn nguyên liệu ban đầu và điều kiện deacetyl hóa tương ứng (thời gian,
nồng độ NaOH, nhiệt độ). Chitosan thu được từ deacetyl hóa của Chitin có
thể có MW lớn hơn 200.000. Vì vậy cần thiết phải giảm MW bằng các
phương pháp hóa học nhằm có thể dễ dàng ứng dụng cho quá trình xử lý hoàn
tất.
MW của Chitosan được xác định bằng một số phương pháp như quang
phổ kế tán xạ ánh sáng, định màu ngấm gel và đo độ nhớt. Mặc dù đo độ nhớt
không hoàn toàn là một phương pháp để xác định MW của Chitosan nhưng
nó là phương pháp nhanh và đơn giản nhất. Độ nhớt là một nhân tố quan
trọng để xác định khối lượng phân tử của chitosan. Chitosan phân tử lượng

cao thường làm cho dung dịch có độ nhớt có độ nhớt cao. Một số nhân tố
trong quá trình sản xuất như mức độ deacetyl hóa, khối lượng nguyên tử,

Nguyễn Hữu Uẩn

14

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

nồng độ dung dịch, độ lớn của lực ion, pH và nhiệt độ ảnh hưởng đến sản
xuất Chitosan và tính chất của nó. Ví dụ, độ nhớt của Chitosan tăng khi thời
gian khử khoáng tăng. Độ nhớt của chitosan trong dung dịch acid acetic tăng
khi pH của dung dịch này giảm, tuy nhiên nó lại giảm khi pH của dung dịch
HCl giảm, việc tăng này đưa đến định nghĩa về độ nhớt bên trong của
chitosan, đây là một hàm phụ thuộc vào mức độ ion hóa cũng như lực ion.
Quá trình loại protein trong dung dịch NaOH 3% và sự khử trong quá trình
khử khoáng làm giảm độ nhớt của dung dịch Chitosan thành phẩm. Tương tự
như vậy, độ nhớt của Chitosan bị ảnh hưởng đáng kể bởi các biện pháp xử lý
vật lý (nghiền, gia nhiệt, hấp khử trùng, siêu âm) và hóa học (xử lý bằng
ozon), trừ quá trình làm lạnh thì độ nhớt của dung dịch sẽ giảm khi thời gian
và nhiệt độ xử lý tăng lên. Dung dịch Chitosan bảo quản ở 4°C được cho là ổn
định nhất.
Khả năng hòa tan
Khả năng hòa tan của Chitosan rất quan trọng trong việc ứng dụng của
nó. Cả Chitin và Chitosan đều không hòa tan trong nước trung tính. Chitosan

dễ hòa tan hơn Chitin, có thể hòa tan trong dung dịch muối khoáng và các
dung dịch axit pH dưới 6.0. Các acid hữu cơ như acetic, formic và lactic
thường được sử dụng để hòa tan chitosan. Thường sử dụng nhất là dung dịch
Chitosan 1% tại pH 4.0. Chitosan cũng tan trong dung dịch HCl 1% nhưng
không tan trong H2SO4 và H3PO4. Dung dịch acid acetic nồng độ cao tại nhiệt
độ cao có thể dẫn đến depolymer hóa chitosan. Ở pH cao, có thể xảy ra hiện
tượng kết tủa hoặc đông tụ nguyên nhân là do hình thành hỗn hợp poly-ion
với chất keo anion.
Tỉ lệ nồng độ giữa chitosan và acid rất quan trọng. Ở nồng độ dung môi
hữu cơ cao hơn 50%, chitosan vẫn hoạt động như là một chất gây nhớt giúp
cho dung dịch mịn. Tính tan của dung dịch bị ảnh hưởng chủ yếu bởi mức độ

Nguyễn Hữu Uẩn

15

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

deacetyl hóa, mức độ deacetyl hóa trên 85% có thể đạt được tính tan mong
muốn.
1.1.3 Ứng dụng của chitosan
Giáp xác là nguồn nguyên liệu
thủy sản dồi dào chiếm 1/3 tổng sản
lượng nguyên liệu thủy sản ở Việt
Nam.

Trong công nghiệp chế biến thủy sản
xuất khẩu, tỷ lệ cơ cấu các mặt hàng
đông lạnh giáp xác chiếm từ 70 - 80%
công suất chế biến. Hàng năm các nhà

Hình 1.4: Vỏ tôm, cua, mực…

máy chế biến đã thải bỏ
một lượng phế liệu giáp xác (Hình 1.4) khá lớn khoảng 70.000 tấn/năm [10,
11]. Mặt khác các
chế phẩm chitosan sản xuất từ vỏ tôm, cua,… có nguồn gốc tự nhiên nên an
toàn với người sử dụng. Trong 30 năm gần đây, một số nhà nghiên cứu đã
chứng minh rằng Chitosan có một tiềm năng sử dụng rộng rãi vì tính tự phân
hủy, khả năng sinh học, hoạt tính kháng khuẩn, không độc và có tính chất hóa
lý phong phú. Những ứng dụng của Chitosan có trong nhiều lĩnh vực như y
học, dược, sản xuất giấy bọc, nhuộm và hoàn tất sản phẩm may, tạo sợi, xử lý
nước thải, công nghệ sinh học, mỹ phẩm, chế biến thực phẩm và nông nghiệp.
Việc sản xuất chitosan có nguồn gốc từ vỏ tôm mang lại hiệu quả kinh
tế cao. Với khả năng ứng dụng rộng rãi của Chitin – Chitosan mà nhiều nước
trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay đã bắt đầu nghiên cứu sản xuất các sản
phẩm này.
Mặt khác, khách hàng ngày càng có nhu cầu lớn về sản phẩm dệt may với đặc
tính kháng khuẩn khi mà họ đã nhận thức rõ hơn về lợi ích tiềm năng của loại
vật liệu này. Ngành công nghệ dệt may vẫn đang nghiên cứu những qui trình

Nguyễn Hữu Uẩn

16

CH13A

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

xử lí thân thiện với môi trường nhằm hạn chế sử dụng các chất hóa học độc
hại và giảm chất nhuộm cho nước thải nhà máy nhuộm. Chitosan là một chất
sinh học cao phân tử tự nhiên có nhiều thành phần hóa học đặc biệt là các
cation tự nhiên càng được chú ý trong những ứng dụng này. Sử dụng Chitosan
trong ngành dệt may sẽ mang lại lợi ích lớn xét đến khía cạnh sử dụng nguồn
rác thải thủy hải sản dồi dào ở Việt Nam.
1.2

Khái quát về vải bông

1.2.1 Hình thái và thành phần hóa học của xơ bông
Các công trình nghiên cứu về hình thái học và cấu trúc vật lý của xơ
bông khá phong phú. Trong các tài liệu [1,2] các tác giả đều cho rằng mỗi xơ
bông là một tế bào đơn, có hình dải dẹt, có nhiều nếp xoắn, đầu gắn với hạt
nhẵn, còn đầu kia khép kín và nhọn. Tiết diện ngang của xơ có hình hạt đậu,
trong lõi có một rãnh nhỏ (Hình 1.4).

a
b
c
d

Hình 1.4: Hình thái cấu trúc của xơ bông

Về hình thái, xơ bông rất mảnh, nhẵn, mịn và rất mềm mại. Xơ bông có
khả năng hút ẩm tốt (khoảng 8%). Xơ mảnh nhưng có độ bền cơ học khá cao
(25-38cN/tex), độ giãn khoảng 8%. Với các đặc tính quí báu này giúp cho xơ
bông là loại xơ được sử dụng làm vải may mặc nhiều nhất hiện nay.
Theo những số liệu nghiên cứu [1,2] đã được công bố thì thành phần chủ
yếu của xơ bông là α-xenlulô chiếm từ 93 ÷ 95% khối lượng xơ (tính theo
lượng khô tuyệt đối) (bảng 2.1), còn nếu tính theo xơ có chứa ẩm thì hàm

Nguyễn Hữu Uẩn

17

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

lượng xenlulô chỉ khoảng 85 – 88%, phần còn lại là tạp chất thiên nhiên của
xơ. Tuỳ thuộc vào giống bông, điều kiện trồng trọt và thời gian thu hoạch mà
thành phần xơ bông có thể thay đổi.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học trong xơ bông
Thành phần hoá
học
α xenlulô
Sáp, mỡ
Protein
Pectin
Tro

(muối

Tính chung cho cả xơ
(%)
94
0,6
1,3
1,2
1,2

khoáng)
Các chất khác

Tính cho thành bậc nhất
(%)
54
8
14
9
3

1,7

12

m
Hình 1.5: Công thức hóa học của xenlulo

1.2.2 Đặc tính chung của vải bông

Vì xơ bông có thành phần chủ yếu là xenlulo nên các tính chất của vải bông
gắn liền với các tính chất của xenlulo [1,2]. Xenlulo có công thức hóa học là
(C6H10O5)n trong công thức (hình 1.5) có thể thấy rõ trong mỗi vòng cơ bản
của đại phân tử xenlulo đều có ba nhóm hydroxyl (OH) tại các vị trí cacbon 2,
3 và 6. Chính những nhóm chức này giúp cho xenlulo có khả năng hút ẩm tốt
và thể hiện khả năng phản ứng tích cực trong các môi trường axit và kiềm.
Với tính chất này của xenlulo thì vải từ xơ sợi bông sử dụng trong may mặc
có nhiều tính chất ưu việt như: mềm mại, thoáng khí, thấm hút mồ hôi, đảm
bảo tính tiện nghi và đặc biệt không gây dị ứng cho người mặc. Bên cạnh

Nguyễn Hữu Uẩn

18

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

những ưu điểm của vải bông khi sử dụng làm vải may mặc, vải bông cũng có
những nhược điểm như dễ bị vi khuẩn tấn công, dễ nhàu, bị lão hóa khi xử lý
ở nhiệt độ cao. Khả năng giữ ẩm cao của xơ bông, kết hợp với các thành phần
như prôtêin, mỡ, khoáng (bảng 1.1) có trong xơ là môi trường khá lý tưởng để
vi khuẩn xâm nhập, trú ngụ và phát triển trên vải [3,4].
1.2

Một số phương pháp hoàn tất đưa chitosan lên vải bông

Để đưa hóa chất hoàn tất lên vải bông mà vẫn đảm bảo các yêu cầu chất
lượng của vải sau xử lý hiện nay người ta thường sử dụng hai phương pháp đó
là phương pháp ngấm ép và phương pháp tận trích.
Các phương pháp này cũng gần giống như quá trình nhuộm để gắn thuốc
nhuộm lên vải dệt. Tùy vào điều kiện thiết bị và công nghệ cụ thể để có thể
chọn phương pháp nào cho phù hợp và có hiệu quả nhất.
1.2.1 Phương pháp tận trích
Với phương pháp này cũng cần chuẩn bị một bể chứa dung dịch chất
kháng khuẩn và các chất trợ khác. Việc kiểm soát các thông số như dung tỷ
(lượng dung dịch so với vải, nồng độ chất kháng khuẩn, chất trợ, pH, thời
gian, nhiệt độ…sẽ đảm bảo khả năng hấp phụ chất hoàn tất lên vật liệu dệt
cũng như khuếch tán sâu vào bên trong cấu trúc của chúng giúp quá trình xử
lý hoàn tất đạt hiệu quả cao hơn. Sau đó vải được đem đi giặt và sấy khô.
Phương pháp này hoàn toàn có thể sử dụng các thiết bị nhuộm tận trích
để gắn hóa chất hoàn tất lên vải.
1.2.2 Phương pháp ngấm ép
Trong phương pháp này, để đưa chất hoàn tất lên vải phải chuẩn bị một
máng chứa dung dịch (Hình 1.6) có chứa hóa chất với nồng độ chất hoàn tất
nhất định, chất trợ để hóa chất hoàn tất có thể thâm nhập vào sâu kết cấu của
vật liệu dễ dàng và nhanh nhất. Máng dung dịch có nhiệt độ và độ pH phù
hợp phụ thuộc vào công nghệ cụ thể.

Nguyễn Hữu Uẩn

19

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý ngấm ép hóa chất hoàn tất

Trên hình 1.6 là sơ đồ nguyên lý ngấm ép chất hoàn tất trong đó:
1. Vải
2. Các trục dẫn
3. Máng chứa dung dịch
4. Dung dịch
5. Các cặp trục ép
6. Trục dẫn vải trong máng
Ngoài hai sơ đồ nguyên lý trên, còn có nhiều sơ đồ nguyên lý khác tuy nhiên
về nguyên lý cơ bản là giống nhau đó là vải được các trục dẫn đưa qua máng
dung dịch chứa chất hoàn tất sau đó đi qua cặp trục ép với một mức ép nhất
định để hóa chất thấm sâu vào bên trong xơ sợi, sau đó vải sẽ được sấy khô và
gia nhiệt ở nhiệt độ thích hợp để hóa chất liên kết với vải. Đây cũng là
phương pháp xử lý hoàn tất phù hợp với thực tế sản xuất của ngành dệt Việt
Nam
Ngoài hai phương pháp trên còn có một số phương pháp khác có thể đưa hóa
chất lên vải như phương pháp tráng phủ, phun sương… tuy nhiên các phương
pháp này không phù phù hợp và không khả thi trong điều kiện sản xuất ở Việt
Nam nên trong quá trình nghiên cứu đề tài sẽ không đề cập tới.

Nguyễn Hữu Uẩn

20

CH13A

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

1.3

Công nghệ vật liệu dệt may

Khảo sát một số dây chuyền thiết bị có thể sử dụng để hoàn tất cho
vải

Để có thể xây dựng được qui trình công nghệ xử lý hoàn tất vải bông bằng
chitosan ở qui mô công nghiệp, đề tài đã tiến hành khảo sát bốn dây chuyền
thiết bị xử lý hoàn tất vải tại bốn doanh nghiệp Dệt may khu vực phía Bắc.
Trên cơ sở đó sẽ quyết định lựa chọn một doanh nghiệp để tiến hành xử lý
hoàn tất cho vải. Sau khi khảo sát tại các doanh nghiệp cho thấy hầu hết các
doanh nghiệp đều tiến hành xử lý hoàn tất cho các loại vải trên hệ thống thiết
bị liên tục ngấm ép-văng sấy-định hình (thiết bị văng sấy). Mỗi doanh nghiệp
lại sử dụng thiết bị có xuất sứ khác nhau như Brucner (Đức), Cheng Fu (Đài
loan), Dong Young (Hàn Quốc), Santalucia (Ý) hay thiết bị trong nước chế
tạo. Mặc dù các hệ thống thiết bị của các hãng sản xuất có khác nhau. Tuy
nhiên đặc điểm chung của các hệ thống thiết bị này đều có các bộ phận sau:
+ Bộ phận vào vải (Hình 1.7):
Gồm các hệ thống trục dẫn vải mục đích vuốt mép để vải căng dọc,
phẳng ngang trước khi vào bộ phận ngấm ép.

Nguyễn Hữu Uẩn

21

CH13A

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Hình 1.7: Bộ phận vào vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải
+ Bộ phận ngấm ép (Hình 1.8):
Dùng để ngấm các loại dung dịch hồ hoàn tất lên vải hoặc để giặt lạnh
chảy tràn trong trường hợp thay đổi công năng của chúng. Bộ phận này gồm
các máng chứa dung dịch hoàn tất và các cặp trục ép. Máng ngấm ép thường
được làm bằng thép không gỉ, có khả năng chịu hóa chất. Trong trường thiết
bị có nhiều máng ngấm ép sẽ có thêm hệ thống bơm tuần hoàn để làm đều
dung dịch ngấm ép. Đáy các máng ngấm ép đều có van xả đáy. Trục ép cũng
được làm bằng lõi thép bề mặt bằng cao su. Việc cấp dung dịch hoàn tất vào
máng ngấm ép có thể được cấp trực tiếp từ bên ngoài hoặc từ bồn chứa của
dây chuyền thiết bị.

Nguyễn Hữu Uẩn

22

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Hình 1.8: Bộ phận ngấm ép của hệ thống xử lý hoàn tất vải

+ Bộ phận văng khổ, chỉnh canh (Hình 1.9)

Hình 1.9: Bộ phận văng khổ, chỉnh canh của hệ thống xử lý hoàn tất vải
Bộ phận này có nhiệm vụ lấy lại khổ vải theo yêu cầu công nghệ, chỉnh sợi
ngang vuông góc với sợi dọc. Bộ phận này gồm có một số cụm chi tiết sau:
* Xích và đường văng:
Máy có hai vòng xích chuyển động tuần hoàn vô tận trên hai đường văng,
nằm trên hai mặt phẳng thẳng đứng song song với nhau. Hai đĩa xích cuối

Nguyễn Hữu Uẩn

23

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

máy là hai đĩa xích chủ động, hai đĩa xích đầu máy là hai đĩa xích bị động,
đồng thời có thể chỉnh được để làm căng, chùng xích nhờ một hệ thống đai ốc
– vít me. Mỗi vòng xích tựa trên hai đường văng một đường đi, một đường
về. Mỗi đường văng có hai công tắc hành trình để giới hạn biên độ dao động
của đường văng. Đường văng làm bằng thép chịu mài mòn, làm đường trượt
cho dây xích. Đường văng được đặt trên giá đỡ, có thể trượt trên khung máy.
Khi cần thay đổi khoảng cách miệng kẹp cho phù hợp khổ vải dùng mô tơ để
quay vít me.
* Miệng kẹp hoặc bàn ghim:
Có nhiệm vụ kẹp biên vải. Khi dây xích chuyển động làm cho các các miệng

kẹp và bàn kim được bắt chặt trên dây xích cũng chuyển động theo. Khi điều
chỉnh khoảng cách đường văng thì khoảng cách giữa dây xích cũng thay đổi
và do đó sẽ điều chỉnh được khổ vải.
* Trục ren giãn biên (Hình 1.10):
.

Hình 1.10: Trục ren giãn biên của hệ thống xử lý hoàn tất vải
Đây là các cặp hệ thống trục làm nhiệm vụ vuốt phẳng mép vải, chuẩn bị cho
bộ phận kiểm tra biên ở phía sau làm việc được chính xác, bao gồm hai trục
ren trái chiều nhau, các trục được mô tơ truyền động và quay ngược chiều.

Nguyễn Hữu Uẩn

24

CH13A


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ vật liệu dệt may

Các trục ren ma sát với phần biên của vải và kéo biên vải phẳng, tránh vải bị
gấp mép, quăn mép.
* Trục lông đè vải (Hình 1.11):
Là một trục bằng kim loại, bên ngoài phủ chổi lông được truyền chuyển động
nhờ mô tơ, tốc độ dài của chổi lông được đo bằng tốc độ chuyển động của
xích văng. Khi vải chuyển động đến đường văng, trục lông sẽ đè xuống mép
vải, làm cho mép vải được ghim vào bàn kim trên xích văng. Tốc độ của môtơ
chổi lông có thể thay đổi được để điều chỉnh độ căng chùng của dây vải.

Hình 1.11: Trục lông đề vải của hệ thống xử lý hoàn tất vải

Nguyễn Hữu Uẩn

25

CH13A