nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng giải phóng formaldehyde từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng

NGUYỄN THỊ HƯỜNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ HƯỜNG

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ
ĐẾN KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG FORMALDEHYDE TỪ QUẦN ÁO
RA MÔI TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

KHÓA 2010 - 2012

Hà Nội – 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------***--------------------

NGUYỄN THỊ HƯỜNG

NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN
KHẢ NĂNG GIẢI PHÓNG FORMALDEHYDE TỪ QUẦN ÁO RA MÔI
TRƯỜNG TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Công nghệ Vật liệu Dệt may

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. BÙI VĂN HUẤN

Hà Nội – 2012


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN! ................................................................................................................. 3
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT................................................... 5
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .......................................................................... 7
PHẦN MỞ ĐẦU …………………………………………………………………………... ..... .9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................... 14
1.1 Các hợp chất của formandehyde và ứng dụng của chúng trong sản xuất dệt may . 14
1.1.1 Sơ lược về formaldehyde (FA) ......................................................................... 14
1.1.2 Tính chất lý hóa của FA.................................................................................... 15
1.1.3 Ứng dụng của FA trong sản xuất dệt may ........................................................ 16

1.2 Nguyên nhân tồn dư FA trên sản phẩm dệt may và ảnh hưởng của chúng đến
sức khỏe con người ........................................................................................................ 24
1.2.1 Nguyên nhân tồn dư FA ................................................................................... 24
1.2.2 Ảnh hưởng của FA đến sức khỏe con người .................................................... 24
1.3 Các phương pháp và tiêu chuẩn xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may.. 28
1.3.1 Một số phương pháp xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may............. 28
1.3.2 Một số tiêu chuẩn xác định hàm lượng FA trên sản phẩm dệt may ................. 39
1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giải phóng FA từ quần áo ra môi trường
trong quá trình sử dụng .................................................................................................. 42
1.4.1 Ảnh hưởng của mồ hôi và sự cọ xát ................................................................. 42
1.4.2 Ảnh hưởng của các chu kỳ giặt ........................................................................ 48
1.4.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm môi trường đến sự giải phóng FA ............. 52
1.4.4 Ảnh hưởng của các phương pháp chiết tách khác nhau đến hàm lượng FA
giải phóng ra ............................................................................................................... 53
1.5 Kết luận chương 1 ................................................................................................... 55
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 56
2.1 Mục đích nghiên cứu ............................................................................................... 56
2.2 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 56
2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu .................................................................... 57
2.3.1 Khảo sát hàm lượng FA trên sản phẩm quần áo trẻ em của một số công ty ........
2.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra
từ vải quần áo mặc sát da ............................................................................................ 61

 


1


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

2.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến lượng FA giải phóng
ra từ vải quần áo mặc sát da........................................................................................ 64
2.4 Quy trình tiến hành thí nghiệm. .............................................................................. 66
2.4.1 Chuẩn bị mẫu vải thí nghiệm ............................................................................ 66
2.4.2 Chuẩn bị dung dịch mồ hôi nhân tạo ................................................................ 67
2.4.3 Ngấm ướt dung dịch mồ hôi lên mẫu vải ......................................................... 68
2.4.4 Thực hiện mài ma sát mẫu ................................................................................ 69
2.4.5 Chiết tách mẫu theo tiêu chuẩn NF ISO 14184-1............................................. 70
2.4.6 Xác định hàm lượng FA trên máy UV/VIS ...................................................... 71
2.5 Kết luận chương 2 ................................................................................................... 73
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN ......................................... 74
3.1 Kết quả khảo sát hàm lượng FA chiết được từ quần áo trẻ em của một số công
ty . ................................................................................................................................... 74
3.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ
vải quần áo mặc sát da ................................................................................................... 75
3.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí ................................... 75
3.2.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mồ hôi có pH khác nhau .......................... 76
3.2.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ mài ........................................... 77
3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến sự giải phóng FA
từ quần áo mặc sát da ..................................................................................................... 78
3.3.1 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng nước cất ................................................. 78
3.3.2 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng mồ hôi axit ............................................ 80
3.3.3 Trường hợp quần áo bị làm ẩm bằng mồ hôi bazơ ........................................... 81
3.4 Kết luận chương 3 ................................................................................................... 84
KẾT LUẬN .................................................................................................................... 85

Hướng nghiên cứu tiếp theo: .......................................................................................... 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................. 87


 


2


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

LỜI CẢM ƠN!
Trước hết, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Bùi Văn
Huấn, người thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên, nhắc nhở và dành nhiều thời
gian cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả chân thành cám ơn PGS.TS. Vũ Thị Hồng Khanh, các Thầy, Cô giáo
trong Viện Dệt May – Da giầy và Thời trang trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã
giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả cũng xin chân thành cám ơn các Thầy, Cô tại phòng thí nghiệm Vật
liệu dệt và phòng thí nghiệm hoá dệt - Viện Dệt May – Da giầy và Thời trang
trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả
thực hiện thành công những thí nghiệm của đề tài.

 

 


3


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

LỜI CAM ĐOAN
Nội dung nghiên cứu trong luận văn này là do tác giả và nhóm nghiên cứu
tiến hành, không sao chép từ các công trình nghiên cứu khác. Tác giả xin cam đoan
những điều trên là đúng sự thật, nếu có gì sai tác giả xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm.
Người cam đoan

Nguyễn Thị Hường


 


4


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT


 


FA

Formaldehyde

UV/VIS

Ultraviolet/Visible spectrophotometer

DP

Durable press rating

DMDHEU

Dimetylol dihidroxi etylen ure

HPLC

High pressure liquid chromotography

AATCC

American Association of Textile Chemists and Colorrist

5


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. Một số nguồn phát sinh FA

23

Bảng 2. Thành phần của dung dịch mồ hôi nhân tạo

43

Bảng 3. Thông tin về các mẫu.

47

Bảng 4. Kết quả xác đinh FA sau các quá trình giặt lặp lại

49

Bảng 5. Tỷ lệ FA thoát ra và các thông số liên quan trong buồng động

52

Bảng 6. Kết quả so sánh FA với các phương pháp khác nhau

53

Bảng 7. Thông số kỹ thuật của vải nghiên cứu

56

Bảng 8. Số lượng và nguồn gốc các mẫu sản phẩm của khảo sát

59

Bảng 9. Một số thông số cơ bản của các mẫu vải khảo sát của công ty 1*

59

Bảng 10. Một số thông số cơ bản của các mẫu vải khảo sát của công ty 2*

60

Bảng 11. Kết quả xác định hàm lượng FA theo hướng dọc và ngang

60

Bảng 12. Mã hoá các yếu tố ảnh hưởng

65

Bảng 13. Quy hoạch thực nghiệm

65

Bảng 14. Thành phần của 1 lít dung dịch mồ hôi nhân tạo

67

Bảng 15. Kết quả xác định FA chiết tách được trên quần áo trẻ em của công ty 1*

74

Bảng 16. Kết quả xác định FA chiết tách được trên quần áo trẻ em của công ty 2*

74

Bảng 17. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự giải phóng FA

75

Bảng 18. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của pH mồ hôi đến sự giải phóng FA

76

Bảng 19. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ mài đến sự giải phóng FA

77

Bảng 20. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và số chu kỳ mài đến sự giải

78

phóng FA
Bảng 21. Kết quả thí nghiệm với mồ hôi axit

80

Bảng 22. Kết quả thí nghiệm với mồ hôi bazơ

81


 


6


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. Liên kết phân tử trong chuỗi polyme của xenlulo

17

Hình 2. Phản ứng của HCHO với các nhóm hoạt động mạnh

18

Hình 3. Máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV/VIS Cary 100

32

Hình 4. Sơ đồ nguyên lý của máy UV/VIS

33

Hình 5. Hệ thống thiết bị HPLC HP 1100 của hãng Agilent

34

Hình 6. Sơ đồ thiết bị HPLC

35

Hình 7. Sơ đồ thiết bị GC

38

Hình 8. Dụng cụ và thiết bị dùng trong tiêu chuẩn AATCC

41

Hình 9. Các bước thực hiện theo tiêu chuẩn EN ISO 14184-1và Bể rung

43

mẫu
Hình 10. Bước thực hiện và lò nhiệt dùng cho tiêu chuẩn EN ISO 14184-2

43

Hình 11. Thiết bị Head Over Heels

44

Hình12. Ảnh hưởng của sự cọ xát đến sự giải phóng FA

44

Hình 13. Thiết bị Gyrowwash

45

Hình 14. Sự di rời của FA dưới các điều kiện thử nghiệm khác nhau

46

Hình 15. Sự di rời của FA sau các chu kỳ giặt

51

Hình 16. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của số chu kỳ

61

mài
Hình 17. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ

62

không khí
Hình 18. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của pH mồ

63

hôi
Hình 19. Sơ đồ quy trình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của

64

các yếu tố.


 


Hình 20. Mô tả vị trí ma sát trên mẫu vải

66

Hình 21. Máy khuấy từ

68

Hình 22. Khay inox dùng để ngấm ướt mồ hôi

68

Hình 23. Máy mài ma sát

69

7


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

Hình 24. Bể rung siêu âm

70

Hình 25. Máy quang phổ tử ngoại khả kiến- 4802 UV/VIS

71

Hình 26. Cuvet nhựa

72

Hình 27. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa nhiệt độ và sự giải phóng FA

76

Hình 28. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa chu kỳ mài và sự giải phóng

77

FA
Hình 29. Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa nhiệt độ và số chu kỳ mài đến

78

sự giải phóng FA
Hình 30. Biểu đồ thể hiện thể hiện sự so sánh hàm lượng FA chiết tách
được trong các phương án thí nghiệm với mồ hôi axit và mồ hôi bazơ


 


8

82


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài: Việt Nam là nước có nhiều mặt hàng xuất khẩu lớn như
thủy sản, dệt may hay nông sản. Các mặt hàng xuất khẩu đã mang lại cho nước ta
một nguồn thu ngoại tệ lớn nhưng nếu so với tiềm năng thì các doanh nghiệp Việt
Nam còn có thể làm nhiều hơn thế. Một công cụ giúp cho các sản phẩm của Việt
Nam tăng giá trị trên thị trường quốc tế chính là nhãn sinh thái. Các mặt hàng xuất
khẩu của Việt Nam vào thị trường Mỹ, EU hay Nhật Bản … đều phải chịu những sự
kiểm duyệt khắt khe về chất lượng sản phẩm và các quy định về bảo vệ môi trường.
Việc gia nhập WTO càng thúc đẩy Việt Nam phải nhanh chóng đưa các quy định về
nhãn sinh thái vào áp dụng.
Nhãn sinh thái bắt nguồn từ Châu Âu- Blue Eco Angle của Đức. Đây là nhãn
sinh thái đầu tiên trên thế giới, xuất hiện vào năm 1977. Hiện nay trên thế giới, có
khoảng hơn 30 quốc gia trong đó nổi bật là Mỹ, EU, Nhật Bản và trong khu vực
Đông Nam Á thì có Thái Lan với Nhãn xanh Thái Lan (1994), Singapore với Nhãn
xanh Singapore (1992) và gần đây nhất với Sự lựa chọn xanh (2001) của
Philippines.
Oeko-Tex 100 là nhãn sinh thái của Hiệp hội quốc tế nghiên cứu và thử
nghiệm trong lĩnh vực sinh thái dệt, là nhãn sinh thái được biết đến nhiều nhất, phổ
biến nhất ở Châu Âu hiện nay. Tiêu chuẩn Oeko-Tex 100 đưa ra một cách toàn diện
thành phần sinh thái đối với con người của các sản phẩm dệt. Hiện nay có khoảng
1800 công ty dệt và may đang hoạt động theo các quy chuẩn trong nhãn sinh thái
Oeko-Tex 100. Trên thế giới, việc các sản phẩm được dán nhãn sinh thái là rất quen
thuộc. Người tiêu dùng sẵn sàng bỏ ra thêm từ 10 % – 17 % chi phí để mua các sản
phẩm có dán nhãn sinh thái. Từ tháng 1/2008, sản phẩm hàng may mặc muốn nhập
khẩu vào EU bắt buộc phải tuân theo các tiêu chuẩn Oeko-Tex 100. Có nghĩa là sản
phẩm may mặc đó phải đảm bảo không gây nguy hại cho người sử dụng.
Các chỉ tiêu sinh thái như hàm lượng formaldehyde (FA), thuốc trừ sâu, hàm

lượng kim loại nặng, thuốc nhuộm azo cấm … là những chất độc hại hình thành
trong quá trình sản xuất dệt may. Trong đó hàm lượng FA là một chỉ tiêu quan

 


9


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

trọng bởi mức độ nguy hại của nó đối với sức khoẻ con người trong quá trình sử
dụng. FA có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người từ gây kích thích mắt và đường
hô hấp đến gây ung thư cho nhiều cơ quan của cơ thể. Do vậy hàm lượng FA chiết
ly ra được là một trong những chỉ tiêu sinh thái quan trọng của trang phục cần được
kiểm soát. FA tồn tại trên sản phẩm may mặc do trong quá trình xử lý hàng dệt may
có sử dụng các chất có chứa FA như các chất xử lý hoàn tất chống nhàu (cho sản
phẩm từ xơ sợi thiên nhiên), các chất xử lý nâng cao độ bền màu ướt, các chất dùng
trong in pigment. Trong giới hạn về hàm lượng FA cho phép trên sản phẩm dệt của
Oeko-Tex 100 đã phân ra làm 3 nhóm:
-

Các sản phẩm vải trang trí, quần áo không tiếp xúc với da là 300 ppm

-

Với quần áo tiếp xúc với da là 75 ppm

-

Quần áo trẻ em là 20 ppm.
Chỉ tiêu về hàm lượng FA trong các nhãn sinh thái hiện nay được quy định

chung cho các nhóm sản phẩm dệt may mà chưa xét đến các điều kiện sử dụng của
quần áo như thời tiết nóng ẩm, khô hanh, đặc điểm tiếp xúc với cơ thể,…Trong khi
đó, trong quá trình sử dụng quần áo, dưới các tác động của các yếu tố môi trường sử
dụng và tác động từ phía người sử dụng như nhiệt độ môi trường, nhiệt độ cơ thể,
mồ hôi, ma sát giữa cơ thể người mặc và quần áo, FA từ quần áo có thể di dời ra
bên ngoài nhiều hơn và ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng đặc biệt là quần áo
mặc sát với cơ thể.
Vì vậy việc “Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng
giải phóng formaldehyde từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng” nhằm
đánh giá tác động của các yếu tố sử dụng chính đến hàm lượng FA giải phóng ra từ
sản phẩm dệt may 100 % cotton mặc sát da ra môi truờng, làm cơ sở để sử dụng
hợp lý các hợp chất chứa FA trong sản xuất sản phẩm dệt may, đồng thời góp phần
xác định hàm lượng FA giới hạn cho các nhóm trang phục có điều kiện sử dụng
khác nhau là việc làm cần thiết có giá trị khoa học và thực tiễn cao.
Lịch sử nghiên cứu: Trên thế giới hiện nay có một số nghiên cứu về sự di
rời FA từ sản phẩm dệt may [14, 19, 21]. Các nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng
của một số yếu tố như nhiệt độ, mồ hôi, sự cọ xát đến sự giải phóng FA xác định

 


10

Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

được theo tiêu chuẩn NF ISO 1484-1 [15] và NF ISO 14184-2 [16] và ảnh hưởng
của các chu kỳ giặt, các phương pháp chiết tách khác nhau [21] đến hàm lượng FA
chiết tách được trên mẫu, cung như nghiên cứu ảnh hưởng của FA đến cơ thể con
người [22].
Ở nước ta, đã có một số nghiên cứu khảo sát về hàm lượng FA trên một số
sản phẩm dệt may [3] và ảnh hưởng của số chu kỳ giặt đến hàm lượng FA chiết tách
được trên một số mặt hàng quần áo trẻ em.
Các nghiên cứu trong nước và quốc tế đều chưa đề cập cụ thể đến các điều
kiện thực tế sử dụng quần áo như nhiệt độ môi trường, sự mài mòn giữa cơ thể
người và quần áo, mồ hôi v.v. đến sự giải phóng FA từ quần áo (hàm lượng FA này
sẽ trực tiếp đi vào cơ thể người qua vùng da tiếp xúc).
Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận văn:
Mục đích nghiên cứu của luận văn là: Đánh giá được ảnh hưởng của các
yếu tố: Nhiệt độ môi trường, sự mài mòn và tác động của mồ hôi đến sự giải phóng
FA từ quần áo 100 % cotton mặc sát da ra môi trường trong quá trình sử dụng; làm
cơ sở cho nghiên cứu tiếp theo để thiết lập giới hạn cho phép về hàm lượng FA
chiết tách được từ sản phẩm dệt may có điều kiện sử dụng khác nhau.
Đối tượng nghiên cứu của luận văn là: Vải dệt kim 100 % cotton được sản
xuất trong nước, sử dụng để may quần áo trẻ em có hàm lượng FA chiết tách được
nằm trong giới hạn Oeko-Tex 100 (< 20 ppm).
Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự giải
phóng FA từ quần áo mặc sát da trong quá trình sử dụng: nhiệt độ môi trường, số
chu kỳ mài mòn, pH mồ hôi.

Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản:
Khảo cứu tài liệu để kế thừa các kết quả nghiên cứu đã công bố trong nước
và trên thế giới về FA, sự tồn tại của FA trên sản phẩm và các yếu tố ảnh hưởng đến
sự giải phóng FA từ quần áo trong quá trình sử dụng, các phương pháp xác định
hàm lượng FA chiết tách được.
Qua khảo cứu tài liệu xác định được các yếu tố chính ảnh hưởng đến giả
phóng FA từ quần áo ra môi trường trong quá trình sử dụng là: Nhiệt độ môi

 


11


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

trường, pH mồ hôi, sự mài mòn.
Đề xuất và xây dựng phương pháp cùng thiết bị thí nghiệm tác động của các
yếu tố nghiên cứu đến trang phục mặc sát da trong quá trình sử dụng.
Khảo sát hàm lượng FA trên một số quần áo trẻ em mặc sát da để lựa chọn
được mẫu vải nghiên cứu.
Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của các yếu tố đến sự giải phóng FA từ quần
áo mặc sát da trong quá trình sử dụng (Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí, ảnh
hưởng của mồ hôi, ảnh hưởng của số chu kỳ mài).
Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yêu tố đến sự giải phóng FA trong
quá trình sử dụng. Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ không khí môi trường và số

chu kỳ mài đến lượng FA giải phóng ra từ vải được thấm ướt bằng nước cất hoặc
mồ hôi axit hoặc mồ hôi bazơ.
Sử dụng quy hoạch thực nghiệm để tiến hành thí nghiệm và dùng phần mềm
quy hoạch thực nghiệm để xử lý kết quả. Từ đó xác định được phương trình hồi quy
thực nghiệm thể hiện mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố đến lượng FA giải phóng
ra trong quá trình sử dụng.
Phương pháp nghiên cứu:
Nghiên cứu lý thuyết kế thừa các kết quả nghiên cứu đã công bố. Nghiên cứu
khảo sát để lựa chọn đối tượng nghiên cứu.
Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các yếu tố đến lượng FA
giải phóng ra từ vải, sử dụng các tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế.
Sử dụng toán quy hoạch thực nghiệm, lý thuyết về quy hoạch thực nghiệm
trong nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến lượng FA giải phóng ra từ
vải.
Sử dụng các phần mềm chuyên dụng (Excel, Design- Expert) để xử lý số liệu
thực nghiệm.
Đóng góp của tác giả: Đề xuất và xây dựng phương pháp cùng thiết bị thí
nghiệm mô phỏng tác động của các yếu tố: Nhiệt độ môi trường, pH mồ hôi, sự mài
mòn ma sát đến trang phục mặc sát da trong quá trình sử dụng.
Đã xác định được ảnh hưởng của các yếu tố sử dụng chính: nhiệt độ môi

 


12


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

trường, mồ hôi và sự mài mòn đến hàm lượng FA chiết tách được từ vải dệt kim
100 % cotton sử dụng may quần áo trẻ em. Kết quả nghiên cứu này làm cơ sở để
cho hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm xác định giới hạn cho phép về FA đối với
trang phục phù hợp với điều kiện môi trường sử dụng khác nhau. Phương pháp và
kỹ thuật xây dựng được trong nghiên cứu này có thể áp dụng để xác định ảnh hưởng
của các yếu tố sử dụng đến các chỉ tiêu sinh thái khác của sản phẩm dệt may như
hàm lượng kim loại nặng, độ bền màu v.v.


 


13


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Các hợp chất của formandehyde và ứng dụng của chúng trong sản xuất dệt
may
1.1.1 Sơ lược về formaldehyde (FA)
FA là hợp chất hữu cơ có rất nhiều tên gọi khác nhau như formol, methyl
aldehyde, methylene oxide, metanal, là andehyde đơn giản nhất … FA lần đầu tiên

được nhà hóa học người Nga Aleksandr Butlerov tổng hợp năm 1859 nhưng chỉ
được Hoffman xác định chắc chắn vào năm 1867 [1].
Trong tự nhiên, FA có sẵn trong gỗ, táo, cà chua, khói động cơ, khói thuốc lá,
khói đốt gỗ, dầu và khí hóa lỏng (gas)… Ngoài ra, FA còn hiện diện trong các sản
phẩm đã qua chế biến như sơn và dầu bóng, gỗ ép, keo, vải, chất chống cháy, các
chất bảo quản và chất cách ly…
Trong khí quyển Trái Đất, FA được tạo ra bởi phản ứng của ánh sáng mặt trời
và oxy đối với metan và các hyđrocacbon khác có trong khí quyển. Một lượng nhỏ
FA được tạo ra như là sản phẩm phụ trong quá trình trao đổi chất của phần lớn các
sinh vật, trong đó có con người.
Công thức phân tử

CH2O

Cấu trúc phân tử:


 


Danh pháp IUPAC

Methanal

Số CAS

[50-00-0]

Số đăng ký RTECS

LP 8925000

Số UN

1198,2209,2213

14


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

Các nguy hiểm chính

2012

Chất độc, dễ cháy

NFPA 704
Trong công nghiệp, FA được sản xuất bằng cách oxi hóa metanol có xúc tác.
Các chất xúc tác được sử dụng nhiều nhất là bạc kim loại hay hỗn hợp của sắt ôxít
với môlípđen và vanađi. Trong hệ thống sử dụng sắt ôxít (công nghệ Formox) phổ
dụng hơn, metanol và oxy phản ứng ở 250 °C để tạo ra FA theo phương trình hóa
học [1]:
CH3OH + ½ O2 → H2CO + H2O
Xúc tác gốc bạc thông thường hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 650 °C.
Ở đây có hai phản ứng hóa học tạo FA diễn ra đồng thời: phản ứng đầu giống như
phương trình trên, còn phản ứng sau là phản ứng khử hiđrô:
CH3OH → H2CO + H2

Ở mức độ sản xuất ít, formalin có thể được sản xuất bằng nhiều phương pháp
khác bao gồm sự chuyển hóa từ êtanol thay vì nguồn nguyên liệu metanol thông
thường. Tuy nhiên, các phương pháp này không có giá trị thương mại lớn.
1.1.2 Tính chất lý hóa của FA
- Là hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và có khả năng chuyển sang thể khí ở điều
kiện bình thường [1].
- Không màu, mùi cay xốc, khó ngửi.
- Tan nhiều trong nước (nếu dung dịch này có khoảng 40 % theo thể tích
hoặc 37 % theo khối lượng gọi là formon hay formalin).
- Nhiệt độ nóng chảy:

-117 ºC (156 K).

- Nhiệt độ sôi:

-19.3 °C (253.9 K).

- Độ hòa tan trong nước

> 100 g/100 ml (20 °C).

- Phân tử gam

30.03 g/mol.

- FA là một chất có ái lực điện tử (electrophil). Nó có thể tham gia vào các
phản ứng thế thơm ái lực điện tử với các hợp chất thơm và cũng có thể tham gia
các phản ứng cộng ái lực điện tử với các anken. Trong sự hiện diện của các chất

 

15


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

xúc tác có tính bazơ, FA tham gia vào phản ứng Cannizaro để tạo ra axít formic và
metanol.
- FA dễ dàng bị oxi hóa bởi oxy trong khí quyển để tạo ra axít formic. Dung
dịch FA vì thế phải đóng nắp chặt để ngăn không cho tạo ra chất này trong quá
trình lưu trữ.
- FA bị polyme hóa theo hai hướng khác nhau để tạo ra tam phân vòng 1,3,5triôxan hay polyme mạch thẳng polyoxymetylen. Sự hình thành của các chất này
làm cho khí FA có các tính chất không tuân theo các định luật của khí lý tưởng một
cách rõ nét, đặc biệt ở các nhiệt độ thấp hay áp suất cao [2].
1.1.3 Ứng dụng của FA trong sản xuất dệt may
1.1.3.1 Sử dụng FA trong quá trình xử lý chống nhàu
™ Mục đích chống nhàu:
Hạn chế hoặc hồi phục lại các nếp nhàu xuất hiện trong quá trình gia công
hoặc sử dụng chúng. Sản phẩm dễ chăm sóc có khả năng phục hồi nhất định với sự
thay đổi cấu trúc và hình dạng trong qua trình gia công, giặt, sử dụng và dễ là phẳng
để làm tăng giá trị sử dụng, tăng giá trị mỹ quan cho sản phẩm.
™ Nguyên nhân gây nhàu
- Do các tác động ngoại lực (đặc biệt là trong môi trường nước) như: vò,
xoắn, cử động, gió… các tác động cơ học sẽ gây ra nhàu.
- Trong vật liệu có cấu trúc hai pha: Cấu trúc tinh thể và cấu trúc vô định

hình. Tỷ lệ các pha này có ảnh hưởng tới tính chất hóa học và lý học của xơ. Cấu
hình của xơ Xenlulo (thành phần chủ yếu trong xơ bông chiếm khoảng 97 %) ổn
định bằng liên kết hidro và lực Vanderwalls. Trong vùng tinh thể, các mạch đại
phân tử định hướng song song dọc trục xơ và liên kết chặt chẽ với nhau. Lực liên
kết giữa các phân tử đủ lớn để đề kháng khuynh hướng chuyển động tương đối giữa
các phân tử do tác động gây nhàu tạo ra. Thậm chí khi có sự dịch chuyển tương đối
xảy ra thì lực liên kết này sẽ kéo các phân tử trở lại vị trí ban đầu. Vì vậy trong
vùng tinh thể khả năng kháng nhàu của xơ Xenlulo khá cao.
- Trong xơ xenlulo, giữa các vùng tinh thể thường tồn tại các vùng vô định
hình, trong vùng vô định hình, các mạch phân tử sắp xếp không trật tự, không gian

 


16


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

giữa các mạch phân tử lớn hơn và lực liên kết giữa các phân tử yếu hơn. Do lực liên
kết giữa các phân tử thấp nên lực phát sinh trong quá trình gây nhàu có thể gây ra
sự dịch chuyển tương đối của các mạch phân tử với nhau hoặc làm đứt các liên kết
yếu giữa các phân tử. Khi bỏ ngoại lực đi thì các lực liên kết không còn đủ lớn để
kéo các phân tử trở về vị trí ban đầu hậu quả gây nên hiện tượng nhàu trong vải.

Hình 1. Liên kết phân tử trong chuỗi polyme của xenlulo

™

Bản chất của hoàn tất chống nhàu:
Sử dụng các hợp chất có khả năng thấm sâu vào lõi xơ, sợi đồng thời có khả

năng phản ứng với các nhóm chức trong mạch đại phân tử đặc biệt là ở miền vô
định hình, tạo ra các liên kết ngang. Khi có tác động ngoại lực, các liên kết ngang
này như một lò xo để giữ cho mạch đại phân tử không bị dịch chuyển hoặc kéo
chúng về vị trí ban đầu khi bỏ ngoại lực.
Mặt khác, các hợp chất trên còn có khả năng đa tụ trong quá trình xử lý nhiệt
độ để tạo thành màng cao phân tử không tan trên vải và làm tăng khả năng chống
nhàu cho vật liệu (còn có khả năng chống co).
™ Thành phần dung dịch chống nhàu :
Dung dịch chống nhàu cho vải bông tiêu biểu gồm: Chất chống nhàu, xúc

 


17


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

tác, chất làm mềm, chất ngấm và các chất khác.
- Chất chống nhàu:
Phản ứng của FA với các chất chống nhàu [10]: FA phản ứng với các nhóm

hoạt động mạnh như: -OH; -NH; -CH…

Hình 2. Phản ứng của HCHO với các nhóm hoạt động mạnh
Chất chống nhàu đã được sử dụng cho vải bông có thể phân làm 3 nhóm:
Nhóm 1: Các chất chống nhàu trên cơ sở FA [5]:


 


-

Ure/ FA

-

Melamin/FA

-

Glycol hemiaxetal

-

Carbarmat

-

Dimetylol etylen ure

-

Dimetylol dihidroxi etylen ure (DMDHEU).

18


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

Nhóm 2: Các chất chống nhàu có hàm lượng FA thấp [5] :
-

Hợp chất DMDHEU metyl hóa

-

Hợp chất DMDHEU glycolat hóa
Nhóm 3: Các chất chống nhàu không có FA:

-

Dimetyl ure/ Glyoxal

-

Axit butan tetracacbonxilic

-

Axit propan tricacboxilic

-

Axit xitric

-

Axit maleic.
Với những tiêu chuẩn về sinh thái dệt và môi trường ngày càng chặt chẽ, việc

khống chế hàm lượng FA trên vải ngày càng trở nên quan trọng khi lựa chọn các
chất chống nhàu. Việc sử dụng các hợp chất chống nhàu DMDHEU đã metyl hóa
hoặc glycolat hóa cho phép giảm đáng kể lượng FA trên vải [5]. Các chất chống
nhàu sẵn có trên thị trường là Axit butan tetracacbonxilic và các sản phẩm phản ứng
của Dimetyl ure/ Glyoxal. Các sản phẩm phản ứng của Dimetyl ure/ Glyoxal có một
số ưu điểm: vải xử lý không chứa FA và có sự cân bằng giữa các chỉ tiêu chất lượng
vải: chỉ số hồi nhàu ngoại quan (Chỉ số DP-Durable press rating, chỉ số này để đánh

 


19


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

giá mức độ phẳng nhẵn của vật liệu sau khi được giặt khô, chỉ số này có giá trị từ 1
đến 5, giá trị 5 chỉ mức độ phẳng nhẵn cao nhất, chỉ số 1 chỉ mức độ nhàu nhất, vải
sau hoàn tất yêu cầu chỉ số DP đạt trị số 3.5 thoả mãn yêu cầu thị trường), độ bền
đứt và độ bền mài mòn. Việc sử dụng kết hợp giữa các sản phẩm Dimetyl ure/
Glyoxal với DMDHEU có thể nâng cao chỉ số hồi nhàu ngoại quan DP so với chỉ
sử dụng các sản phẩm Dimetyl ure/Glyoxal, đồng thời vẫn duy trì độ bền đứt và độ
bền mài mòn của vải [5].
FA là hợp chất trung gian quan trọng cho sự trao đổi chất trong cơ thể con
người và các loài vật. Theo quy tắc bảo vệ sức khỏe, FA không phải là chất gây
nguy hiểm cho con người. Chúng chỉ ảnh hưởng tới sức khỏe qua sự gây kích thích
tới mắt và đường hô hấp do tiếp xúc với hơi FA vượt quá nồng độ cho phép và đối
với một số ít người có khả năng gây dị ứng da.
Trong tiêu chuẩn giới hạn nồng độ FA trên vải:
Bộ Công thương Nhật chia làm 3 loại [18]:
-

Không FA cho các sản phẩm đồ lót và quần áo trẻ em.

-

Nồng độ FA dưới 300 ppm cho các sản phẩm tiếp xúc với da.

-

Dưới 1000 ppm cho các sản phẩm vải trang trí, vải lót giữa, vải cho quần áo
mặc ngoài.

Theo Oko-Tex 100 [17]:

-

Các sản phẩm vải trang trí, quần áo không tiếp xúc với da là 300 ppm.

-

Với quần áo tiếp xúc với da là 75 ppm.

-

Quần áo trẻ em là 20 ppm.
Các nước quy định nồng độ FA tại nơi làm việc không quá 2 ppm.
Xu thế của hoàn tất chống nhàu trong tương lai là hướng tới các công nghệ

chống nhàu ít hoặc không có FA.
1.1.3.2 Sử dụng FA trong quá trình xử lý nâng cao độ bền màu ướt
Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp. Hiện nay con
người sử dụng chủ yếu thuốc nhuộm tổng hợp. Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc
nhuộm là độ bền màu và tính chất không bị phân hủy. Màu sắc của thuốc nhuộm có
được là do cấu trúc hóa học: một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm

 


20


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

nhóm mang màu và nhóm trợ màu. Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối
đôi liên hợp với hệ điện tử π linh động như >C=C<, >C=N-, >C=O, -N=N-... Nhóm
trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử, như -HSO3, -COOH, -OH, NH2..., đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển
năng lượng của hệ điện tử.
Những chất cầm màu cation rẻ chứa FA thường được sử dụng để nâng cao
độ bền màu ướt thuốc nhuộm trực tiếp và hàng nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính [4].
Nhóm chất này khi hoà tan trong nước sẽ phân ly tạo ra các gốc hoạt động mang
điện tích dương. Cấu tạo tiêu biểu của các chất hoạt động cation là các amin mạch
thẳng, các dẫn xuất amit, các bazơ mạch vòng, dị vòng và dẫn xuất của chúng. Chức
năng chủ yếu của các chất hoạt động bề mặt cation là phân tán, làm đều màu, hồ
chống nhàu, chống tĩnh điện, chống nổi hạt xoắn, tăng độ co giãn, hồ mềm và cầm
màu thuốc nhuộm.
Do vậy cần được sử dụng các chất cầm màu cation loại mới, ít hay không có
FA thì mới phù hợp với các giới hạn Oeko-Tex 100.
Các loại chất trên ở thị trường thế giới có nhiều, ở đây chỉ nêu một số chất
phù hợp chưa được sử dụng ở Việt Nam. Ví dụ Dystar có các chất nâng cao độ bền
màu ướt cho hàng nhuộm thuốc nhuộm trực tiếp sau [4]:
-

Sirius A, không có FA, áp dụng cho cả phương pháp ngấm ép liên tục và tận
trích.

-

Sirius B, không có FA sử dụng trong phương pháp tận trích.

-

Sirius C, có FA áp dụng trong phương pháp liên tục.
Sirius C thông thường có thể sử dụng với những hàng có yêu cầu giới hạn 75

ppm FA. Tuy nhiên không nên dùng cho mặt hàng dành cho trẻ em với đòi hỏi cao
về ngưỡng FA.
Còn Bayer có các chất sau cùng hãm màu cho cả hàng nhuộm và in hoa
thuốc nhuộm trực tiếp và hoạt tính: Levogen DR, không chứa FA; Levogen FL 200
% không có FA, Levogen WRD không có FA . Riêng Tanafix SRC là chất hãm
màu không FA cho cả vải sợi xenluloza nhuộm bằng thuốc nhuộm trực tiếp và hoạt
tính và cả lụa tơ tằm nhuộm bằng thuốc nhuộm axit.

 


21


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

1.1.3.3 Sử dụng FA trong quá trình in pigment
Nguồn chính sinh ra FA trong in pigment là các chất “gắn màu”, các chất tạo
màng kết dính đóng góp một phần nhỏ [5].
™ Các chất gắn màu:

Các chất gắn màu truyền thống được sản xuất trên cơ sở nhựa melamin và
bởi thế có chứa FA tự do. Chúng có thể sinh ra đến 100 ppm FA tự do trên hàng in
phụ thuộc và chất lượng và mức độ sử dụng.
Muốn giảm thiểu lượng FA chủ yếu phát thải vào không khí này thì cách đơn
giản và có lợi hơn cả là sử dụng các chất gắn màu ít hoặc không có FA, ví dụ như:
- Alcoprint PFL (Ciba) chứa ít FA, chỉ giải phóng khoảng 20 - 50 ppm FA; còn
muốn nồng độ FA < 20 ppm thì sử dụng chất Alcoprint LFF là chất gắn màu không
chứa FA.
- Helizarin Fixing Agent LF, (BASF) cũng là chất tạo liên kết ngang trên cơ sở
melamin với lượng FA rất thấp.
™

Các chất tạo màng:
Về bản chất, chất tạo màng là các chất oligome không tan trong nước nhưng

được phân tán trong nước nhờ chất tạo nhũ. Khi gặp điều kiện thích hợp thì các
oligome đa tụ thành chất liên kết màng, bao bọc lấy màu và gắn chúng với xơ.
Sinh ra hàm lượng FA nhỏ hơn nhiều so với chất gắn màu và đại đa số
trường hợp không đáng kể. FA có mặt trong các chất phân tán acrylat được sử dụng
làm chất tạo màng.
Các chất hồ tổng hợp lỏng là các chất phân tán dựa trên các axit polyacrylic
đã được tạo liên kết ngang. Các chất này thường được trùng hợp bởi cùng hệ thống
khởi động dưới dạng chất phân tán acrylat. Do vậy chúng cũng có hàm lượng FA
xác định và góp phần vào mức FA trên vải.
Ngoài các hợp phần cơ bản này, nhiều chất trợ khác được sử dụng để biến
đổi khả năng in, các tính chất làm việc, các tính chất bền màu và cảm giác sờ tay.
Thường chúng là các chất trợ đa chức năng cũng có thể có chứa các chất tạo liên kết
ngang.
Trong mọi trường hợp, thành phần đóng góp nhiều nhất, như tất cả các phép

 


22


Luận văn cao học

Nguyễn Thị Hường

2012

đo cho thấy là chất tạo liên kết ngang, tiếp theo đó là chất phân tán tạo màng. Do
vậy, để tạo ra vải in pigment không có FA, cần chọn hoặc sản xuất không chỉ chất
tạo màng và các chất tạo liên kết ngang phù hợp, mà còn cả chất hồ và các chất trợ
khác.
Một số dung dịch pigment chứa 0 - 0.2 % FA trong sản phẩm. Nếu sử dụng
50 g pigment/kg hồ in thì có thể sẽ sản sinh 100 ppm FA trên hàng in.
Biện pháp hữu hiệu là sử dụng pigment chất lượng cao không có FA. Bảng 1
dẫn giải các nguồn phát sinh FA trong in pigment:
Bảng 1. Một số nguồn phát sinh FA [4]
Nguồn

FA trong sản phẩm,
%
0.5 - 1

50 - 100

Alcoprint PFL

0.5

50

Alcoprint LFF

-

-

Chất tạo màng(binder)

-

Chất gắn màu(fixation agents)

Alcoprint BPA

0.005 - 0.01

Alcoprint PB 55

-

Dung dịch pigmnet

0 - 0.2

Pigment UNISPERSE(Ciba)

 


FA trong hàng in, ppm

-

23

10 – 20
0 – 100