Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải bông sử dụng cho may mặc

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 đặc biệt
như kháng khuẩn, chống mùi hôi, chống tia UV…cũng đã xuất hiện và ngày càng phát
triển.
Trong khoảng vài năm trở lại đây, đã liên tục xuất hiện nhiều loại bệnh dịch với
phạm vi lan rộng toàn cầu như dịch SARS, dịch cúm gia cầm… khiến nhu cầu cần
được bảo vệ của người tiêu dùng và những người hoạt động trong lĩnh vực y tế như:
bác sỹ, nhân viên y tế…chống lại các vi khuẩn gây bệnh ngày càng tăng. Hơn nữa môi
trường không khí ô nhiễm kết hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm của nước ta cũng là
những nguyên nhân làm gia tăng dịch bệnh. Đây là các lý do để sản phẩm vật liệu dệt
kháng khuẩn sẽ ngày càng tăng cả về chủng loại, số lượng, chất lượng nhằm thỏa mãn
nhu cầu của người tiêu dùng.
Ở Việt Nam những năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm dệt may kháng
khuẩn cũng tăng rất mạnh. Nhưng phần lớn các sản phẩm này đều phải nhập từ nước
ngoài với giá thành cao. Khoảng 5 năm trở lại đây đã có một số công trình nghiên cứu
về vải kháng khuẩn tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội tuy nhiên các nghiên cứu
này đều phải sử dụng hóa chất kháng khuẩn nhập ngoại với giá thành cao nên vải
kháng khuẩn 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 kháng khuẩn
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.
Để bảo vệ người sử dụng chống lại vi khuẩn có hại từ bên ngoài bằng vải dệt
kháng khuẩn thì trước tiên phải hiểu được cơ chế kháng khuẩn của vải với các tác nhân
kháng khuẩn khác nhau, phải đánh giá đầy đủ được các tính chất của vải sau xử lý
kháng khuẩn thấy được ưu nhược điểm của các loại vải kháng khuẩn để từ đó mới có
thể làm chủ, phát triển dòng sản phẩm này. Đây chính là lý do để thực hiện đề tài :

“Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải bông sử dụng trong may mặc”

1


MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN:
- Xây dựng qui trình công nghệ xử lý hoàn tất kháng khuẩn cho vải bông sử dụng
trong may mặc bằng các tác nhân kháng khuẩn khác nhau đảm bảo các yêu cầu chất
lượng của vải, trong đó chitosan sản xuất tại Việt Nam được sử dụng như một hóa chất
kháng khuẩn để xử lý cho vải may mặc.
- So sánh hiệu quả sử dụng chitosan sản xuất tại Việt Nam như một hóa chất
kháng khuẩn cho vải bông với hai chế phẩm kháng khuẩn nhập ngoại là chế phẩm
triclosan và chế phẩm amoni bậc bốn.
Để đạt được mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm hai phần:
nghiên cứu tổng quan và nghiên cứu thực nghiệm. Phần nghiên cứu tổng quan sử dụng
phương pháp tham khảo và tra cứu tài liệu các công trình công bố liên quan đến vấn đề
nghiên cứu để đề xuất hướng nghiên cứu. Trong phần nghiên cứu thực nghiệm sử dụng
các phương pháp: thực nghiệm, kiểm tra, thử nghiệm, đo lường với qui mô phòng thí
nghiệm, phương pháp phân tích dữ liệu, kết hợp so sánh kết quả mẫu nghiên cứu với
kết quả mới đối chứng và mẫu đối sánh. Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm được
tiến hành tại các phòng thí nghiệm của trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Nội dung
của luận án được trình bày thành ba chương:
-

Chương 1: Tổng quan về sự xâm nhập của vi khuẩn qua vải và xử lý kháng
khuẩn cho vải dệt

-

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

-

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

-

Kết luận chung của luận án

Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA LUẬN ÁN
- Đã xây dựng được qui trình công nghệ xử lý hoàn tất kháng khuẩn cho vải bông
bằng ba loại hóa chất kháng khuẩn là chitosan, triclosan và amoni bậc bốn đảm bảo
tính kháng khuẩn của vải sau xử lý và độ bền kháng khuẩn của vải sau 20 lần giặt.
- Đã sử dụng chitosan như một hóa chất kháng khuẩn để xử lý hoàn tất cho vải
bông đảm bảo khả năng diệt khuẩn của vải sau 20 lần giặt.
- Đã giải thích được bản chất kháng khuẩn của vải bông sau xử lý bằng chitosan
và đề xuất cơ chế liên kết giữa chitosan với vải bông.
- Đã kết hợp 3 phương pháp kiểm tra tính kháng khuẩn là phương pháp vi sinh
vật, phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) và phương pháp chụp ảnh hiển vi

2


điện tử quét (SEM) để giải thích khả năng kháng khuẩn của vải bông sau khi xử lý
hoàn tất kháng khuẩn bằng chitosan.
- Đã sử dụng nhiều thiết bị hiện đại để đánh giá tổng hợp chất lượng vải sau xử lý
kháng khuẩn. Đã kết hợp nhiều kỹ thuật kiểm tra, phân tích khác nhau để cùng đánh
giá một hoặc một nhóm tính chất của vải nhằm làm rõ hơn bản chất của chúng cũng
như kiểm tra tính chính xác của kết quả nhận được.
GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN

- Đã tạo ra một loại vải bông may mặc có chức năng kháng khuẩn và tính kháng
khuẩn của vải vẫn giữ được sau nhiều chu trình giặt.
- Đã tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước để tạo ra sản phẩm kháng
khuẩn có giá thành cạnh tranh với các sản phẩm cùng loại nhập ngoại, góp phần thúc
đẩy, phát triển các sản phẩm dệt may mang thương hiệu “Made in Vietnam”.
- Qui trình công nghệ xử lý hoàn tất vải bông kháng khuẩn bằng chitosan, chế
phẩm triclosan và amoni bậc bốn của luận án có thể áp dụng vào thực tế sản xuất tại
các công ty, doanh nghiệp dệt may trong nước.
- Góp phần thúc đẩy nghiên cứu tạo ra các sản phẩm có sự kết hợp của đa ngành,
đa lĩnh vực đang được khuyến khích hiện nay.
- Kết hợp sử dụng nhiều loại thiết bị phân tích hiện đại như kính hiến vi điện tử
quét (SEM), thiết bị chụp phổ hồng ngoại (FTIR), thiết bị UV-VIS, Kawabata…trong
nội dung nghiên cứu của luận án.
- Là tài liệu khoa học hữu ích cho các cán bộ nghiên cứu và cán bộ kỹ thuật
trong lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất vật liệu dệt may.
ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN
1. Sử dụng thành công chitosan sản xuất tại Việt Nam như một hóa chất để xử lý
hoàn tất kháng khuẩn cho vải bông may mặc.
2. Đã kết hợp 3 phương pháp kiểm tra tính kháng khuẩn là phương pháp vi sinh
vật, phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (FTIR) và phương pháp chụp ảnh hiển vi
điện tử quét (SEM) để giải thích khả năng kháng khuẩn và độ bền kháng khuẩn của vải
bông sau khi xử lý hoàn tất bằng chitosan.
3. Đã phân tích, đánh giá tổng hợp chất lượng của vải bông kháng khuẩn bằng
chitosan và vải bông kháng khuẩn bằng hai chế phẩm nhập ngoại là triclosan và chế
phẩm amoni bậc bốn.

3


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ SỰ XÂM NHẬP CỦA VI KHUẨN QUA VẢI VÀ
XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN CHO VẢI DỆT
1.1 Sơ lược về vi khuẩn và tác động của vi khuẩn tới đời sống con người
Khái quát về vi khuẩn
Vi khuẩn thuộc nhóm sinh vật đơn bào, có
kích thước rất nhỏ (0.5-5 µm), cá biệt có loại kích
thước nano mét, vi khuẩn có cấu trúc tế bào đơn giản
không có nhân, mắt thường không nhìn thấy được.
Tuy nhiên chúng lại có những tác động và ảnh
hưởng rất lớn đến đời sống con người [1].
Vi khuẩn là những tế bào đơn hoặc sinh vật
đơn bào và tồn tại dưới ba dạng: dạng cầu, dạng que

Hình 1.1: Kích thước rất
nhỏ của vi khuẩn

và dạng xoắn. Chúng có thể xắp xếp theo cặp đôi, bó hoặc chuỗi xích. Vi khuẩn chứa
đựng tế bào chất và xếp thành lớp [1]. Màng tế bào là thành phần chính của vi khuẩn
gồm Nucleoic và Ribosome. Nucleoic là DNA ( deoxyribonucleic acid) của tế bào còn
Ribosome có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu gen thành prôtêin. Các lớp tế bào còn được
gọi là lớp mặt bao gồm các nang, thành tế bào, màng tế bào. Nang có nhiệm vụ bảo vệ
thành tế bào và duy trì hình dáng của tế bào. Màng tế bào vận chuyển ion, chất dinh
dưỡng và chất thải. Một số vi khuẩn có thêm phần phụ bao gồm Pilus và Flagelum.
Pilus cho phép vi khuẩn gắn với các tế bào khác còn Flagelum tạo ra sự vận động cho
tế bào [1].
So với các sinh vật khác thì vi khuẩn có tốc độ sinh trưởng và sinh sôi nảy nở
cực kỳ lớn.
Khả năng thích ứng của vi khuẩn vượt xa so với động vật và thực vật khác.
Trong quá trình tiến hoá lâu dài, vi khuẩn đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao
đổi chất để thích ứng được với điều kiện sống bất lợi.

Vi khuẩn không hoàn toàn giống nhau, có những loại đem lại lợi ích và cũng có
những loại đem lại dịch bệnh, thảm họa. Con người và mọi loại sản phẩm đều có thể bị
vi khuẩn xâm nhập và gây hại, trong đó có các sản phẩm dệt may.

4


1.1.1 Một số loại vi khuẩn thường gặp
Vi khuẩn có thể nhận dạng dưới hai loại là vi khuẩn gram dương và vi khuẩn
gram âm. Nó được đặc trưng bởi số lượng và cấu trúc của thành tế bào. Để xác định vi
khuẩn gram dương và vi khuẩn gram âm, người ta sử dụng phép thử có tên gọi là
Gram-stain (thuốc màu gram). Nếu sau phép thử, vi khuẩn có màu đỏ tía thì đó là vi
khuẩn gram dương, trái lại nếu vi khuẩn không màu thì đó là vi khuẩn gram âm [2].
1.1.1.1

Vi khuẩn gram dương

Vi khuẩn gram dương có chứa hai thành phần
Peptidoglycan và axit Techoic. Peptidoglycan chiếm trên 90%
thành phần tế bào được tạo ra từ axit amino và đường. Axit
Techoic tạo ra kháng thể cho vi khuẩn. Một loại vi khuẩn gram
dương điển hình là S.aureus, chúng xuất hiện theo cặp, chuỗi
xích ngắn hoặc dạng chùm nho (Hình 1.2) [1]. Kích thước của

Hình 1.2: Vi
khuẩn S.aureus

S.aureus trong khoảng từ 0.5 đến 1µm. Nhiệt độ thuận lợi để vi khuẩn này phát triển là
từ 35 đến 400C. S.aureus là nguyên nhân chính gây ra
mủ cấp tính, nhiễm trùng da, viêm phổi và đặc biệt là

viêm màng não, làm giảm sức khỏe con người [1]. Nó
cũng là nguyên nhân gây ra sốc độc tố.
1.1.1.2

Hình 1.3:
Vi khuẩn K. pneumoniae

Vi khuẩn gram âm

Vi khuẩn gram âm cũng tương tự như vi khuẩn
gram dương nhưng chúng có thêm lớp màng bên ngoài được gắn với lớp
peptidoglycan bởi lipoprotein [1]. Lớp bên ngoài này có tác dụng vận chuyển các chất
có khối lượng phân tử nhỏ. Một ví dụ về vi khuẩn gram âm là Klebsiella Pneumoniae
(K.pneumoniae) (Hình 1.3).
Hình dáng của loại vi khuẩn này giống như hình que xuất hiện dưới dạng đơn
lẻ, cặp đôi hay chuỗi ngắn (Hình 1.3). K.pneumoniae là nguyên nhân gây ra các bệnh
như nhiễm trùng máu, viêm phổi thông qua việc làm tổn thương hệ thống miễn dịch
của cơ thể. Vi khuẩn này có thể lây thông qua con đường miệng, họng, phổi. Triệu
chứng khi gặp phải vi khuẩn này là sốt, khó thở, đau ngực, đi ngoài ra máu [1].
Một loại vi khuẩn gram âm thường gặp đó là Escherichia Coli (E.coli). Ecoli
cũng có dạng hình que, có thể tồn tại trong ruột của cơ thể người. Con người có thể bị

5


nhiễm vi khuẩn E.coli khi ăn thực phẩm sống không qua nấu chín. Triệu chứng khi
mắc phải E.coli là tiêu chảy.
1.1.2 Tác động của vi khuẩn tới đời sống con người
Vi khuẩn có kích thước nhỏ bé thường được đo bằng micromet nhưng có năng
lực hấp thụ nhiều, chuyển hoá nhanh vượt xa các

sinh vật bậc cao. Vi khuẩn tồn tại và phát triển rất
mạnh trong môi trường có độ ẩm cao thông qua
việc chuyển hóa các chất dinh dưỡng như thực
phẩm, nước. Nguồn thực phẩm mà vi khuẩn có
thể sử dụng là từ các tế bào da, bụi trong không
khí, nước được lấy từ độ ẩm của không khí, mồ
hôi trên cơ thể, dịch khác nhau của cơ thể, độ ẩm
của vải…[1]

Hình 1.4: Sự phát triển nhanh
chóng của vi khuẩn

Trong quá trình tồn tại trong môi trường, vi khuẩn luôn được sinh ra, phát triển
và chết đi với một tốc độ rất nhanh với số lượng vô cùng nhiều. Có thể ví dụ với một
mililit nuôi cấy vi khuẩn E.Coli trong điều kiện môi trường thuận lợi, sau vài giờ đồng
hồ số lượng của chúng có thể đạt 108 con [1].
Chính vì sự sinh trưởng và phát triển nhanh chóng của vi khuẩn trong nhiều
môi trường sống đa dạng, rộng khắp nên cho dù có kích thước rất nhỏ nhưng chúng có
ảnh hưởng lớn đến đời sống con người cũng như các sản phẩm trong đó có các sản
phẩm dệt may.
Với các sản phẩm của ngành dệt may, trong quá trình sử dụng, quần áo tiếp xúc
với da và nhanh chóng bị vi khuẩn xâm nhập sau một thời gian ngắn. Môi trường trên
vải cũng khá tương đồng với da và đây cũng là môi trường thuận lợi cho vi khuẩn phát
triển. Quần áo khi đã nhiễm khuẩn không chỉ gây mùi hôi, hoen ố, nấm mốc, giảm các
tính chất cơ lý mà nguy hiểm hơn, đây chính là một con đường lây lan dịch bệnh.
Trong môi trường nóng ẩm, các chất hữu cơ tiết ra từ mồ hôi đọng lại trên quần
áo là điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn phát triển. Chúng sẽ sử dụng nguồn thức ăn này
và phân giải các chất hữu cơ thành các chất có mùi khó chịu như aldehydes và amin
tạo ra mùi hôi cho người sử dụng. Bảng sau thống kê một số ảnh hưởng của vi khuẩn
thường gặp tới sức khỏe con người và sản phẩm dệt may.

6


Bảng 1.1 Một số vi khuẩn thường gặp và ảnh hưởng của chúng đến sức khoẻ người sử
dụng và chất lượng sản phẩm dệt may [5]

Loại vi khuẩn
Loại

Tên vi sinh
Khuẩn tụ cầu
Staphylococus
Khuẩn que

Vi khuẩn

Bacillus subtilis
Escherichiacoli
Pseudomonas
Aeruginosa

Klebsiella
Pneumoniae

Ảnh hưởng đối

Ảnh hưởng đối với vải dệt

với con người

(mất màu)

Mùi
+
-

Bệnh
Mủ cấp
tính
Viêm
màng kết

+

Loét

Hàng

Quần

Quần áo

dệt kim

áo lót

mặc ngoài

+

+

-

+

+

+

+

+

+

-

+

+

+

+

-

Viêm tai

-

huyết
quản
Bệnh

-

viêm của
phụ nữ

Vi khuẩn còn có thể lây lan do tiếp xúc với vật liệu làm vật liệu bị nhiễm
khuẩn. Quần áo sử dụng trong vùng có dịch bệnh nếu không chú ý khử trùng trước khi
chuyển sang vùng không có dịch bệnh sẽ là nguy cơ gây mầm mống bệnh cho vùng
dịch mới. Quần áo bảo hộ lao động sử dụng trong các ngành công nghiệp chế biến
thực phẩm, nếu bị nhiễm khuẩn, các vi khuẩn này tấn công sang thực phẩm, chúng
phân hủy protein, gây thối rữa làm giảm chất lượng sản phẩm và có thể dẫn đến ngộ
độc hàng loạt.
Vi khuẩn có thể phát triển rất nhanh trên nền vật liệu dệt, đặc biệt là các loại xơ
thiên nhiên như bông do cấu trúc rỗng của nó có thể giữ được nước, không khí và thức
ăn, tạo ra điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn phát triển.
Từ các phân tích trên thấy rằng, các loại vải dệt thông dụng trong quá trình sử
dụng sẽ là môi trường thuận lợi cho vi khuẩn xâm nhập, phát triển, tác động xấu đến
chất lượng và thẩm mỹ của sản phẩm, thậm chí còn là nguồn gây bệnh cho con người.

7


Để ngăn chặn, chống lại vi khuẩn bảo vệ cơ thể, trước tiên phải hiểu sự lan truyền của
vi khuẩn xâm nhập qua vải như thế nào.

1.1.3 Sự lan truyền của vi khuẩn
Vi khuẩn không chỉ di chuyển một cách độc lập từ vị trí này đến một vị trí khác
mà nó còn di chuyển nhờ theo các đối tượng khác như: không khí, bụi, hơi nước, vải
băng bó vết thương, các phần tử da, chất lỏng…[17].
Whyte, Vesley và Hodgson trong nghiên cứu của mình [17] đã cho rằng con
người có thể mang theo trung bình một nghìn vi khuẩn trong một phút. Đây có thể là
nguyên nhân chính gây ra nhiễm khuẩn trong phòng mổ của các bệnh viện.
Vi khuẩn từ các tế bào da chết của các nhân viên y tế có thể lây nhiễm sang
người bệnh trong quá trình phẫu thuật theo con đường không khí.
Vi khuẩn trong không khí có thể trú ngụ trên các dụng cụ, thiết bị y tế, vật phẩm
trong bệnh viện…và gián tiếp gây ra nhiễm khuẩn cho các vết thương của bệnh nhân.
Ritter và Marmion [17] cho rằng, số lượng vi khuẩn trong không khí phụ thuộc
vào nhiều yếu tố, ví dụ như trong môi trường bệnh viện, đặc biệt là các phòng phẫu
thuật, số lượng vi khuẩn phụ thuộc vào thời gian ca phẫu thuật, lượng không khí thay
đổi thông qua các cửa thông gió, sự chuyển động và lưu thông không khí, số lần mở
cửa, nhiệt độ trong phòng phẫu thuật, số lượng người trong môi trường…
Các chất tải sẽ mang cả vi khuẩn cùng với sự chuyển động của nó, vi khuẩn sẽ
trú ngụ theo suốt quãng đường di chuyển và cả điểm đến. Trong môi trường như môi
trường ngành y tế, các chất lỏng như máu, mồ hôi, dịch có mặt trong môi trường và
chúng có thể là chất mang vi khuẩn xuyên qua vải. Các phần tử mang như màng tế bào
da bị bong tróc, xơ từ vải băng bó các vết thương. Vi khuẩn cũng có thể được truyền đi
thông qua đường hô hấp như: ho, thở, nói chuyện của những người bệnh. Do đó rất
cần xem xét đến tác động lẫn nhau giữa chất vận chuyển và rào cản để thấy được tác
động của rào cản đến sự chuyển động của vi khuẩn.
Phẫu thuật chính là nguồn gốc quan trọng nhất của việc lây nhiễm khuẩn [17,18].
Hầu hết những nhiễm trùng vết thương có nguyên nhân từ những vi khuẩn của nhân
viên y tế hoặc người bệnh. Trong khi di chuyển họ có thể tiếp xúc với chất lỏng, sự có
mặt của chất lỏng sẽ thuận tiện cho vi khuẩn di chuyển làm tăng khả năng nhiễm trùng
[17].

8


Vi khuẩn tồn tại trong chất lỏng, chất lỏng có thể xâm nhập qua vải, do đó dung
dịch và vi khuẩn có thể bị “kéo” qua vải nhờ lực mao dẫn [17].
Vì vi khuẩn có thể di chuyển cùng với không khí, hơi nước, chất lỏng, chất rắn.
Do đó để ngăn chặn chống lại vi khuẩn xâm nhập qua vải, cần hiểu được đặc điểm cấu
trúc và các tính chất thẩm thấu của vải mà vi khuẩn có thể xâm nhập qua.

1.2 Sự xâm nhập của vi khuẩn xuyên qua vải
Để xác định cơ chế xâm nhập của vi khuẩn qua vải dệt cần phải xem xét đặc
điểm cấu trúc của các loại vải dệt thoi, dệt kim và vải không dệt.
1.2.1 Đặc điểm cấu trúc của các loại vải dệt
Vải dệt thoi là một dạng sản phẩm dệt, được hình thành từ hai hệ thống sợi dọc
và sợi ngang đan thẳng góc với nhau theo một qui luật, mà qui luật đó được gọi là kiểu
dệt. Vải dệt thoi có kết cấu khá chặt chẽ, các sợi dọc và ngang đan liên tiếp với nhau,
tuy nhiên giữa các sợi ngang hoặc sợi dọc liền kề vẫn có khoảng trống, đây là nơi mà
không khí, hơi nước, chất lỏng, chất rắn mang theo vi khuẩn có thể di chuyển xuyên
qua vải [17].
Vải dệt kim là một dạng sản phẩm dệt, được hình thành bằng cách liên kết các
vòng sợi với nhau theo một qui luật nhất định. Phần tử nhỏ nhất của vải dệt kim là
vòng sợi mà dạng của nó chỉ phụ thuộc vào phương pháp đan chứ không phụ thuộc
vào kiểu đan [4].
Do vải dệt kim được hình từ các vòng sợi liên kết với nhau nên đặc điểm cấu
tạo của vải dệt kim rất khác so với vải dệt thoi, dẫn đến các tính chất của vải dệt kim
cũng khác so với vải dệt thoi.
Từ đặc điểm về cấu trúc của vải dệt kim thấy rằng, khả năng vi khuẩn xâm nhập
xuyên qua vải dệt kim thường dễ dàng hơn vải dệt thoi (do khoảng trống trên vải dệt
kim có diện tích lớn hơn khoảng trống trên vải dệt thoi) hơn nữa do vải dệt kim dễ bị
biến dạng trong quá trình sử dụng (độ giãn cao) nên các lỗ trống trên vải càng lớn hơn,

càng thuận lợi cho vi khuẩn xâm nhập qua vải.
Vải không dệt được tạo ra trực tiếp từ xơ dệt, trong đó các xơ liên kết với nhau
bằng phương pháp cơ học, hoặc hóa lý. Quá trình sản xuất vải không dệt được tiến
hành bằng cách tạo ra màng xơ sau đó sẽ liên kết các xơ trong màng xơ để tạo độ bền
cho vải.

9


Với đặc thù của phương pháp sản xuất nên cấu trúc xơ kém định hướng so với
vải dệt kim và vải dệt thoi. Đây cũng chính là nguyên nhân làm giảm tính mao dẫn
chất lỏng của vải [20, 21]. Vì vậy nếu so sánh cả ba loại vải dệt cùng nguyên liệu,
cùng khối lượng g/m2 và độ chứa đầy diện tích như nhau thì vải không dệt có khả năng
mao dẫn chất lỏng kém nhất [19, 20, 21, 22].
Do đó đa phần các loại vải không dệt được sử dụng làm quần áo bảo vệ dùng
một lần cho bác sỹ phẫu thuật và các sản phẩm để ngăn ngừa sự xâm nhập của vi
khuẩn. Trong trường hợp vải không dệt sản xuất theo phương pháp hóa lý thì màng xơ
thường được tạo ra từ các xơ có kích thước rất mảnh (micro fiber). Các lớp xơ được
liên kết bằng gia nhiệt nóng chảy để tạo ra sản phẩm vải theo yêu cầu.
Vải không dệt liên kết hỗn hợp (composite nonwoven fabric) sử dụng làm quần
áo bảo vệ bác sĩ phẫu thuật thường có ba lớp kết hợp, lớp giữa là vải không dệt liên kết
hóa lý, hai lớp hai bên dạng spunbonded. Thực tế đã chứng minh hiệu quả ngăn chặn
chống lại vi khuẩn của loại vải này là rất cao [25].
Tuy nhiên do đặc thù phương pháp sản xuất nên vải không dệt không bền, các
tính chất của vải bị thay đổi nhiều sau các chu trình giặt. Vì vậy mặc dù là sản phẩm
ngăn chặn vi khuẩn rất có hiệu quả nhưng chỉ được sử dụng làm sản phẩm kháng
khuẩn dùng một lần.
Qua các phân tích về đặc điểm cấu trúc của cả ba loại vải thấy rằng chúng đều
có đặc điểm chung là có các lỗ trống trên bề mặt vải. Các lỗ trống này cho phép không
khí, hơi nước có thể đi qua nhằm bảo đảm tính tiện nghi của sản phẩm may mặc nhưng

các lỗ trống này cũng chính là con đường để vi khuẩn có thể xâm nhập qua. Do đó các
tính chất thẩm thấu của vải sẽ liên quan chặt chẽ tới khả năng xâm nhập của vi khuẩn
xuyên qua vải.
1.2.2 Xâm nhập của vi khuẩn qua vải theo con đường không khí
Vải dệt có khả năng thẩm thấu không khí, không khí có thể vận chuyển vi khuẩn
do chúng chuyển động mang theo bụi, các phân tử, tế bào da…Do đó không khí chính
là con đường có thể dẫn vi khuẩn xuyên qua vải.
Độ thẩm thấu không khí của vải bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: cấu trúc
vải, kiểu dệt, mật độ sợi, độ chứa đầy, độ dày vải, độ săn sợi, cấu trúc sợi, đặc điểm
hoàn tất…Trong đó yếu tố độ chứa đầy ảnh hưởng nhiều nhất đến khả năng thẩm thấu
không khí của vải [3,4].
10


Vải có độ chứa đầy thấp thì khả năng thẩm thấu không khí càng cao. Giả sử
chênh lệch áp suất giữa hai bề mặt vải là không đổi, theo tác giả Fedorov [4] đối với
vải bông mỏng, độ thẩm thấu không khí được tính như sau:
A=

(a - Es)2

[dm3/m2.s ]

(1)

b
Còn theo tác giả Arkhanghelski [3], độ thoáng khí được xác định:
Av= (100 + c – Es )

[dm3/m2.s ]

(2)

Trong đó:
Es: Độ chứa đầy diện tích của vải (%)
a, b, c: Hằng số phụ thuộc vào các loại vải
Tác giả Rosanov [4] cho rằng, với cùng độ chứa đầy diện tích, vải vân điểm có
khả năng thẩm thấu không khí thấp nhất, sau đó đến vải vân chéo, vải vân đoạn và vải
Crêp có độ thẩm thấu không khí cao nhất.
Ngoài độ chứa đầy, độ thẩm thấu không khí của vải còn phụ thuộc vào áp suất
không khí xuyên qua bề mặt vải. Do đó khi kiểm tra độ thẩm thấu không khí của các
loại vải phải chọn giá trị P1-P2= p(không đổi), có thể là 50 hoặc 100Pa.
Theo tác giả Rakhmatullin [4] , p và Av có mối liên hệ sau:
P= a.Av + b.Kp2, trong đó:
a, b: Là các hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào cấu trúc và bề dày vải.
Với giá trị p thấp và thử nghiệm trên loại vải có mật độ sợi cao và dày thì hệ số
b xấp xỉ bằng 0, ngược lại khi kiểm tra với vải có mật độ sợi thấp thì a xấp xỉ bằng 0.
Tác giả Arkhanghelski [4] lại đưa ra công thức xác định độ thẩm thấu không
khí như sau:
Av = M (

p + A) – K1/2

(3)

Các hệ số a, b, M, Av được tìm ra bằng cách giải hai phương trình sử dụng các kết quả
thí nghiệm Av đo với áp suất không đổi p = 10, 50Pa
Có thể tính gần đúng độ thẩm thấu không khí theo công thức:
Av = B1 x px , trong đó B1: hệ số thoáng khí khi p=1, x: chỉ số phụ thuộc vào cấu trúc
vải.

Độ thẩm thấu không khí của vải có ảnh hưởng lớn đến tính tiện nghi của vải và
có quan hệ với khả năng xâm nhập của vi khuẩn qua vải.

11


Kích thước rất nhỏ của vi khuẩn (0.5-5µm) có thể xâm nhập qua các lỗ trống trên
bề mặt vải theo đường không khí. Để ngăn chặn vi khuẩn xuyên qua vải theo đường
này có thể tăng độ chứa đầy diện tích của vải, mật độ sợi trên vải hoặc xử lý hoàn tất
tạo màng trên bề mặt vải để bịt các lỗ trống của vải mà không khí có thể xuyên qua.
1.2.3 Xâm nhập của vi khuẩn qua vải theo con đường chất lỏng
1.2.3.1 Động thái của chất lỏng khi tiếp xúc với vải dệt
Hiện nay, xu hướng sử dụng các vật liệu dệt có chức năng bảo vệ con người
chống lại các tác động bất lợi từ môi trường bên ngoài (quần áo bảo vệ) ngày càng
tăng trong đó có quần áo có khả năng ngăn chặn vi khuẩn xâm nhập theo con đường
chất lỏng. Từ đó thấy rằng hiểu được động thái của chất lỏng khi tiếp xúc với vải dệt là
rất quan trọng bởi chất lỏng chính là môi trường trung gian tiềm ẩn mà vi khuẩn có thể
di chuyển từ nơi này đến nơi khác, từ người này đến người khác.
Trên thực tế, đa số vi khuẩn có kích thước rất nhỏ so với khe hở giữa xơ-sợi
hay các lỗ trống trên vải dệt. Do đó để ngăn chặn vi khuẩn xâm nhập qua vải theo con
đường chất lỏng cần phải giảm khả năng thẩm thấu chất lỏng của vải.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới khả năng thẩm thấu chất lỏng xuyên qua vải
trong đó các yếu tố quan trọng phải kể đến như: sức căng bề mặt của chất lỏng, độ
nhớt, tỷ trọng của chất lỏng, góc tiếp xúc của chất lỏng với vật liệu dệt, độ rộng của
các lỗ trống trên bề mặt của vật liệu dệt, áp lực và thời gian chất lỏng tiếp xúc với vật
liệu dệt. Các yếu tố này sẽ được đề cập lần lượt dưới đây để hiểu rõ hơn về vấn đề này.
1.2.3.2 Sức căng bề mặt của chất lỏng
Sức căng bề mặt là một tính chất của chất lỏng, là kết quả của sự không cân
bằng giữa lực liên kết phân tử, tác động điện từ (γLW), hay dao động tạm thời lưỡng
cực (London) hoặc lưỡng cực lâu dài (Keesom), giảm lưỡng cực (Debye), tác động

giữa axit-bazơ, liên kết hydro (γAB) tại vị trí bề mặt hoặc gần bề mặt, đó chính là
nguyên nhân tạo sức căng bề mặt. Lý thuyết này đã được phát triển bởi Fowkes và
Good như sau [46]:
Sức căng bề mặt (γ) = γLW + γAB

[N/m]

(4)

Trên thực tế, rất khó để xác định các yếu tố trên khi vật liệu dệt tiếp xúc với các
dung dịch chất lỏng cũng như các yếu tố khác như áp suất hay thời gian. Với một số
dung dịch chất lỏng có sức căng bề mặt thấp (như dung dịch cồn 70%) chúng sẽ ngấm

12


nhanh và tạo ra con đường mòn cho các dung dịch chất lỏng có sức căng bề mặt cao
hơn.
Để minh họa rõ hơn động thái (tác động) của các chất lỏng khác nhau trên các bề
mặt vật liệu dệt khác nhau, bốn loại chất lỏng với sức căng bề mặt khác nhau là nước
(γ = 0.072N/m), máu tổng hợp (γ = 0.042N/m), dầu khoáng (γ = 0.031N/m), cồn 70 %
(γ = 0.024N/m) và bốn loại vật liệu dệt là vải không dệt polyetylen với mật độ xơ
philament cao, vải không dệt từ xơ polypropylen liên kết theo kiểu hóa lý (SMS), vải
dệt thoi từ xơ vi mảnh polyester và vải không dệt từ xơ polyster và gỗ. Kết quả được
thể hiện trong các hình từ hình 1.5-1.8. Nhìn từ trái sang phải các chất lỏng lần lượt là
cồn 70%, dầu khoáng, máu tổng hợp và nước.
Hình: 1.5

Hình: 1.6

Hình 1.5: Khả năng thấm ướt của bốn chất lỏng trên bề mặt của vải không dệt polyetylen
với mật độ xơ philament cao.
Hình 1.6: Khả năng thấm ướt của bốn chất lỏng trên bề mặt của vải không dệt từ xơ
polypropylen liên kết theo kiểu hỗn hợp.
Hình: 1.7

Hình: 1.8

Hình 1.7: Khả năng thấm ướt của bốn chất lỏng trên bề mặt của vải dệt thoi từ xơ vi mảnh
polyeste.
Hình 1.8: Khả năng thấm ướt của bốn chất lỏng trên bề mặt của vải không dệt từ xơ
polyeste và xenlulo.

13


Từ các hình trên rút ra nhận xét về tác động lẫn nhau giữa vật liệu dệt và chất
lỏng:
- Các chất lỏng có sức căng bề mặt thấp thường có góc tiếp xúc nhỏ (giọt chất
lỏng sẽ tiếp xúc nhiều hơn (phẳng hơn) trên bề mặt vật liệu dệt hơn là các chất lỏng có
sức căng bề mặt lớn hơn trong bốn loại vật liệu dệt kể trên.
- Động thái của giọt nước trên cả bốn loại vật liệu dệt là khá giống nhau, trên
hình đều thấy chúng có vị trí cao hơn hẳn bề mặt vật liệu dệt.
- Động thái của nước trên vật liệu dệt không thể dự báo trước về khả năng thẩm
thấu cho các chất lỏng khác. Vật liệu dệt ghét nước vẫn có thể cho phép các chất lỏng
có sức căng bề mặt thấp dễ dàng thấm ướt và xuyên thấm qua nó, một chất lỏng có thể
dễ dàng thấm qua vật liệu dệt này trong khi các vật liệu dệt khác thì không cho phép
ngấm tự do hay xuyên thấm qua.
Qua ví dụ trên thấy rằng với các chất lỏng là như nhau nhưng thể hiện góc tiếp
xúc khác nhau khi ở trên bề mặt các loại vật liệu khác nhau. Đó chính là do sức căng

bề mặt khác nhau của các loại vật liệu khác nhau.
1.2.3.3 Góc tiếp xúc của chất lỏng với vật liệu ưa nước và vật liệu ghét nước
Động thái của chất lỏng trên bề mặt chất rắn có thể được minh họa theo phương
trình Young’s [43]:
(γSL) = γSV + γLVcos θ

[N/m]

(5)

Đây là phương trình chứa đựng các thành phần bắt nguồn cho sức căng bề mặt.
Các thành phần này bao gồm năng lượng bề mặt tự do của gianh giới giữa chất lỏng và
chất rắn (γSL), giữa hơi và chất rắn (γSV), giữa chất lỏng và hơi (γLV), của hình chiếu
vectơ của γLV (cos θ) trên mặt phẳng của bề mặt. Phương trình Young’s đã thừa nhận
giả thiết sự đồng nhất về mặt hóa học của chất rắn, độ cứng và tỷ lệ nguyên tử trên bề
mặt phẳng.
Góc tiếp xúc trễ là hiển nhiên bởi khi so sánh giữa góc tiếp xúc tăng và giảm
của các giọt chất lỏng trên mặt nghiêng của vật liệu dệt. Lý thuyết này xuất hiện bởi vì
bề mặt của vật liệu dệt không phải là vật rắn tuyệt đối và một số chất lỏng và chất rắn
có thể tương tác hóa học với nhau.

14


Để xác định được mối liên quan của tính ưa nước và ghét nước của vật liệu dệt
có thể đo góc tiếp xúc của giọt nước cất trên bề mặt của vật liệu dệt.

b

a

Hình 1.9: Phương pháp đo góc tiếp xúc của nước với γ = 0.072N/m

a. Góc tiếp xúc của giọt nước trên bề mặt vật liệu dệt ưa nước, góc tiếp xúc < 900C
b. Góc tiếp xúc của giọt nước trên bề mặt vật liệu dệt ghét nước, góc tiếp xúc > 900C
rất nhiều.
1.2.3.4 Áp lực xuyên thấm
Áp lực xuyên thấm được xem là áp lực cần thiết để chất lỏng có thể thấm xuyên
qua vật liệu dệt. Olderman [43] đã biểu diễn các thông số có thể thay đổi làm ảnh
hưởng đến khả năng thấm của chất lỏng như sau:
Khả năng chống lại sự thấm của chất lỏng qua vật liệu dệt thay đổi như sau:
Tỷ lệ thuận với sức căng bề mặt, độ nhớt, góc tiếp xúc và chiều dài lỗ thủng của vật
liệu và tỷ lệ nghịch với áp lực thủy tĩnh, thời gian, bán kính lỗ rỗng và số lượng lỗ
thủng của vật liệu.
Nhìn chung các chất lỏng có thể lan tỏa trên bề mặt vật liệu dệt khi góc tiếp xúc
nhỏ (<900) và có thể thấm ướt và thấm qua vật liệu dệt nhờ lực mao dẫn và lực thấm
hút. Ngược lại chất lỏng sẽ khó lan trên bề mặt vật liệu cũng như khó thấm ướt và
xuyên qua vật liệu khi góc tiếp xúc giữa chất lỏng và vật liệu lớn (>900). Lực mao dẫn
có thể được thể hiện bởi Laplace [43] theo lý thuyết về sự mao dẫn, nó sẽ xác định lực
cần thiết để đẩy hoặc kéo chất lỏng theo kênh dẫn hay lỗ trống trên vật liệu dệt.
Gọi P là lực mao dẫn, thì P= 2γcos θ/r (3) trong đó:
γ là sức căng bề mặt của chất lỏng,
θ là góc tiếp xúc của chất lỏng trên bề mặt vật liệu dệt,
r là bán kính lỗ trống.
Hơn nữa, từ lý thuyết của Laplace có thể tính toán để xác định mối liên hệ giữa
lực mao dẫn P, chiều cao cột chất lỏng h, gia tốc trọng trường g, tỷ trọng của chất lỏng
ρ, từ đó ta được:
15

P= hPρ suy ra h = 2γcos θ/r.g. ρ

(4)

Từ phương trình này có thể dễ dàng nhận thấy rằng khi giá trị sức căng bề mặt
của chất lỏng và góc tiếp xúc giảm xuống thì khả năng chống lại sự thấm ướt và xuyên
thấm của vật liệu dệt cũng sẽ giảm xuống. Sức căng bề mặt của chất lỏng chống lại áp
lực xuyên thấm có thể được minh họa bằng đồ thị hình 1.10.
Từ hình 1.10 thấy rằng khi tăng sức căng bề mặt của chất lỏng thì áp lực xuyên
thấm của chất lỏng qua các lỗ trống sẽ giảm xuống. Khả năng của vật liệu dệt chống
lại sự thấm ướt và xuyên thấm của chất lỏng sẽ giảm xuống khi tăng bán kính các lỗ
trống trên bề mặt vật liệu dệt. Khi một chất lỏng mà tự nó thấm ướt lên bề mặt vật liệu
hoặc thấm ướt nhờ áp lực thủy tĩnh thì tỷ lệ chất lỏng xuyên thấm được thể hiện bởi
định luật Poiseulli và phương trình Washburn [20]. Phương trình này giới thiệu thêm
hai thông số mới thay đổi đó là chiều dài của lỗ và độ nhớt của chất lỏng. Khi giá trị
chiều dài của lỗ trống (phụ thuộc vào chiều dày của vật liệu dệt và độ uốn khúc của sợi
trong vải) và độ nhớt của chất lỏng tăng lên thì tỷ lệ chất lỏng đi vào vật liệu sẽ giảm
xuống.
V = (r. γ. cos θ/4l.n) + (PA. r2 / 8l.n) (5)
Trong đó:
V: Tỷ lệ chất lỏng đi vào trong mao quản,
r: Bán kính lỗ,
γ: Sức căng bề mặt của chất lỏng,
θ: Góc tiếp xúc giữa chất lỏng và bề mặt
vật liệu dệt,
PA: Áp suất thủy tĩnh,
l: Chiều dài (sâu) của lỗ trống,
n: Độ nhớt của chất lỏng.

Hình 1.10: Quan hệ giữa sức căng bề

mặt và áp lực xuyên thấm
Lực mao dẫn (Kpa)

25
20
15
10
5
0
0

2

4
6
8
Sức căng bề m ặt (N/m )

10

Từ các nghiên cứu trên có thể thấy rằng:
- Khả năng chống lại sự thấm của chất lỏng qua vải dệt phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: sức căng bề mặt, độ nhớt, góc tiếp xúc, chiều dài lỗ thủng, áp lực thủy tĩnh,
thời gian, bán kính lỗ trống và số lượng lỗ trống.
- Khả năng chống lại sự thấm của chất lỏng qua vải dệt tỷ lệ thuận với sức căng
bề mặt, độ nhớt, góc tiếp xúc, chiều dài lỗ thủng và tỷ lệ nghịch với áp lực thủy tĩnh,
thời gian, bán kính lỗ trống và số lượng lỗ trống của vải.

16

- Sự xâm nhập của vi khuẩn theo đường chất lỏng qua vải phụ thuộc vào:
* Bản chất hóa học của xơ tạo nên vải dệt.
* Sự định hướng, sắp xếp của xơ trong vải
* Độ chứa đầy diện tích của vải
* Đặc điểm hoàn tất của vải dệt
* Loại chất lỏng
1.2.4 Xâm nhập của vi khuẩn qua vải theo con đường hơi nước
Độ thẩm thấu hơi nước (hay còn gọi là độ thông hơi) là một đặc tính tiện nghi
của vải, nó đảm bảo cho vải thông thoáng và thoát mồ hôi dễ dàng cho người mặc.
Các nghiên cứu cho thấy rằng, hơi nước thẩm thấu qua vải theo hai cách:
- Qua các lỗ trống trên bề mặt vải giống như thẩm thấu không khí qua vải.
- Vật liệu hút ẩm ở mặt vải có độ ẩm không khí cao và nhả ẩm ở mặt vải có độ ẩm
không khí thấp hơn.
Sự di chuyển của hơi nước xuyên qua vải phụ thuộc vào các lỗ trống tự nhiên
trên bề mặt vải. Tuy nhiên nó có thể bị thay đổi bởi các tác động làm thay đổi cấu trúc
của vải.
Độ thẩm thấu hơi của vải cũng phụ thuộc vào độ thẩm thấu không khí của vải và
khả năng hút ẩm cũng như nhả ẩm của vật liệu và sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm
giữa hai bề mặt mẫu.
Theo tác giả Arkhanghelski [4], vải có độ thẩm thấu hơi tương đối tốt thường dao
động trong khoảng từ 20 đến 50%. Tác giả cũng cho rằng nếu tăng chênh lệch nhiệt độ
nước, không khí và giảm độ ẩm trong môi trường thì độ thông hơi của vải sẽ tăng lên
vài lần. Do đó khi thí nghiệm nên tiến hành với nhiệt độ của nước là 200C và không
khí là 350C (tương đương với nhiệt độ bề mặt da người).
Từ các nghiên cứu trên cho thấy vi khuẩn có thể xâm nhập qua vải theo con
đường hơi nước thông qua các lỗ trống trên bề mặt vải giống như trong trường hợp
thẩm thấu không khí.
Việc ngăn chặn vi khuẩn xâm nhập qua vải theo con đường hơi nước tức là phải
bịt cả khả năng “thở” của vải. Khả năng thở của vải là khả năng mà cấu trúc của nó

cho phép không khí, hơi ẩm truyền qua. Để thực hiện được điều này thì mọi lỗ trống
trong cấu trúc của vải phải được bịt kín và như vậy vô hình chung tạo ra sự cách ly

17


tuyệt đối giữa vải dệt và môi trường bên ngoài như vậy sẽ làm mất tính tiện nghi của
vải dệt.
Vì vi khuẩn có thể xâm nhập xuyên qua vải qua các lỗ trống tự nhiên trên bề
mặt vải nên để ngăn chặn có hiệu quả sự xâm nhập của vi khuẩn qua vải theo con
đường hơi nước có thể tạo ra một “rào cản” che kín toàn bộ các lỗ trống trên bề mặt
vải dệt. Đây chính là hạn chế của biện pháp này.
1.2.5 Kết luận
Qua các phân tích ở trên có thể thấy rằng:
- Vi khuẩn có thể xâm nhập xuyên qua vải dệt bằng ba con đường đó là không
khí, hơi nước và chất lỏng
- Sử dụng phương pháp “rào cản” để ngăn chặn vi khuẩn xuyên qua vải dệt
thông qua ba con đường trên cũng là một biện pháp có thể áp dụng. Ưu điểm của
phương pháp này là tương đối đơn giản, rất an toàn đối với cả người sử dụng cũng như
với môi trường vì không phải sử dụng hóa chất kháng khuẩn.
- Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp rào cản là làm ảnh hưởng đến một số
tính chất quan trọng của vật liệu dệt trong đó có tính chất tiện nghi mà đây lại là một
tính chất rất quan trọng đối với các sản phẩm may mặc. Hơn nữa phương pháp này
cũng chỉ có thể ngăn chặn vi khuẩn xuyên qua vải dệt vào cơ thể trong khi vi khuẩn
vẫn có thể phát triển trên bề mặt của vải. Do vậy việc sử dụng phương pháp này có
nhiều hạn chế.
- Để bảo vệ người sử dụng chống lại vi khuẩn từ bên ngoài xâm nhập vào cơ
thể, ngoài phương pháp rào cản vật lý còn có phương pháp hóa lý, đó là đưa lên vải
các hóa chất có khả năng tiêu diệt hoặc kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn khi nó tiếp
xúc với vải dệt.

1.3 Xử lý kháng khuẩn cho vải bằng phương pháp hóa lý
1.3.1 Khái niệm về xử lý kháng khuẩn
Ngăn chặn vi khuẩn xâm nhập qua vải bằng phương pháp hóa lý hay còn gọi là
xử lý kháng khuẩn cho vải bằng phương pháp hóa lý là tạo cho vải có tính năng kháng
khuẩn (tiêu diệt hoặc kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn) khi chúng tiếp xúc với vải
dệt nhờ các tác nhân hóa học có khả năng kháng khuẩn ở trên vải [80].

18


1.3.2 Các yêu cầu chất lượng cho vải may mặc kháng khuẩn [88].
Là vải may mặc kháng khuẩn nên trước tiên phải đảm bảo được tính kháng
khuẩn. Nhưng sau đó cũng như tất cả các loại vải may mặc khác, vải may mặc kháng
khuẩn cũng cần phải đáp ứng được các tiêu chí cơ bản của sản phẩm may mặc thông
dụng là: Độ bền, tính tiện nghi, tính thẩm mỹ, tính bảo quản và tính kinh tế.
1.3.2.1 Tính kháng khuẩn
Vải sau xử lý kháng khuẩn phải có khả năng tiêu diệt hoặc kìm hãm sự phát triển
của vi khuẩn khi chúng tiếp xúc với vải nhờ các tác nhân kháng khuẩn được đưa lên
vải. Để kiểm tra tính kháng khuẩn của vải thường sử dụng các phương pháp trực tiếp
để đánh giá lượng vi khuẩn giảm sau một thời gian tiếp xúc với mẫu được xử lý. Vấn
đề này sẽ được đề cập trong phần sau.
1.3.2.2 Độ bền kháng khuẩn
Khác với vải kháng khuẩn sử dụng một lần, vải may mặc kháng khuẩn đòi hỏi
phải sử dụng nhiều lần do đó ngoài tính kháng khuẩn, vải cần phải có độ bền kháng
khuẩn nghĩa là khả năng kháng khuẩn này phải được duy trì theo quá trình sử dụng.
Độ bền kháng khuẩn của vải được hiểu là khả năng duy trì tính kháng khuẩn của
vải sau tác động của các quá trình thường gặp khi sử dụng vải trong đó giặt là quá
trình giặt diễn ra thường xuyên và đều đặn. Ngoài ra vải may mặc kháng khuẩn cũng
phải chịu được các tác động khác trong quá trình sử dụng như: kéo giãn, ánh sáng, là

nóng...
1.3.2.3 Độ bền (tuổi thọ)
Do vải may mặc kháng khuẩn sẽ phải chịu rất nhiều những tác động từ những
hoạt động hằng ngày của người mặc, của quá trình giặt là, của môi trường sinh sống và
làm việc hằng ngày như khí hậu, độ ẩm, mưa, gió, ánh nắng mặt trời...Vì vậy, cũng
như các loại vải may mặc dân dụng khác, trước tiên vải kháng khuẩn may mặc cũng
phải đáp ứng được yêu cầu về độ bền như những loại vải thông thường khác như độ
bền kéo đứt, độ giãn đứt, biến dạng... trong quá trình sử dụng.
1.3.2.4 Tính tiện nghi
Đối với sản phẩm may mặc nói chung tính tiện nghi luôn giữ vai trò quan trọng
và chúng có tầm quan trọng chỉ sau độ bền sản phẩm. Đối với các sản phẩm may mặc
kháng khuẩn ngoài khả năng kháng khuẩn thì yếu tố tiện nghi cần phải quan tâm vì

19


hầu như các sản phẩm này đều được mặc sát người ảnh hưởng đến sự cảm nhận của
con người trong quá trình sử dụng.
Tính tiện nghi là một đặc tính quan trọng của vải, nó bao gồm rất nhiều tính chất
như: thẩm thấu không khí, thông hơi, giữ nhiệt, thẩm mỹ và chức năng…Nhưng nhìn
chung cảm giác tiện nghi khi sử dụng một loại vải dệt nào đó chủ yếu dựa trên ba loại
tiện nghi là: tiện nghi sinh lý nhiệt, tiện nghi cảm giác của da và tiện nghi vận động.
1.3.2.5.Các tiêu chí khác.
Ngoài các yêu cầu nêu trên, vải may mặc kháng khuẩn cũng phải dễ bảo quản, dễ
chăm sóc, dễ giặt, dễ là, ít nhàu...và tính kinh tế của sản phẩm cũng là yếu tố quan
trọng. Chính vì vậy, vải may mặc kháng khuẩn cần phải có một giá thành hợp lý để có
thể sử dụng đại trà loại sản phẩm này.
1.3.3 Các phương pháp xử lý kháng khuẩn cho vải
Để đưa hóa chất kháng khuẩn lên vải dệt đảm bảo các yêu cầu chất lượng kể
trên 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.
• Phương pháp ngấm ép:
Trong phương pháp này, để đưa chất kháng khuẩn lên vải phải chuẩn bị một
máng chứa dung dịch có chứa chất kháng khuẩn với nồng độ chất kháng khuẩn nhất
định, chất trợ để hóa chất kháng khuẩn 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.

Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý ngấm ép chất kháng khuẩn

20


Trên hình 1.11 là sơ đồ nguyên lý ngấm ép chất kháng khuẩn 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 kháng khuẩn 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.
• 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 kháng khuẩn 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 kháng khuẩn lên vải.
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 hợp và không khả thi trong điều kiện sản xuất ở Việt Nam nên trong
quá trình nghiên cứu luận án sẽ không đề cập tới.
1.3.4 Các phương pháp đánh giá tính kháng khuẩn của vải
Để kiểm tra tính kháng khuẩn của vải sau xử lý có khá nhiều các tiêu chuẩn khác
nhau, có thể được tổng hợp trong bảng sau [9]:

21


Bảng 1.2: Một số tiêu chuẩn đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải

Phương pháp

Phạm vi ứng dụng

SN 195920

Vải dệt: đánh giá khả năng kháng khuẩn

SN 195921

Vải dệt: đánh giá khả năng kháng khuẩn

AATCC 30
AATCC 147
AATCC 90
AATCC 174
JIS L 1902
AATCC 100
SN 195924
XP G39 – 010
ASTM E2149

Vật liệu dệt: khả năng chống nấm, mục nát,
thối rữa
Vật liệu dệt: đánh giá khả năng kháng khuẩn
bằng phương pháp vạch song song
Đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải.
Phương pháp đĩa thạch

Ghi chú

Sử

dụng

phương pháp
khuếch
đĩa

tán

thạch,

đánh giá bán
định lượng

Đánh giá khả năng kháng khuẩn cho thảm
Phương pháp đánh giá khả năng kháng
khuẩn cho vật dệt.
Đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải
được xử lý hoàn tất kháng khuẩn.
Đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải dệt
theo phương pháp đếm khuẩn lạc

Đánh

giá

Xác định và đánh giá khả năng kháng khuẩn định lượng
của vật liệu dệt và bề mặt polymer
Đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải theo
nguyên lý lắc động

Tuy có khá nhiều các tiêu chuẩn để đánh giá tính kháng khuẩn của vải sau xử lý,
nhưng xét về bản chất có thể chia các phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn
của vải thành hai loại:
- Phương pháp trực tiếp
- Phương pháp gián tiếp
1.3.4.1 Phương pháp trực tiếp
Nguyên lý chung của phương pháp đánh giá trực tiếp là:
Cho vải sau xử lý kháng khuẩn tiếp xúc với một số lượng vi khuẩn nhất định

(A0). Xác định lượng vi khuẩn có trên vải sau thời gian tiếp xúc t. Giả sử số vi khuẩn
trên mẫu vải sau thời gian t là At. Nếu At < A0 vải được gọi là vải diệt khuẩn.
22


Cho mẫu vải không được xử lý kháng khuẩn (mẫu đối chứng) tiếp xúc cùng với
một số lượng vi khuẩn A0. Giả sử số vi khuẩn sau thời gian t tiếp xúc với mẫu đối
chứng là Bt. Nếu A0< At < Bt vải được cho là kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn.
Nguyên lý đánh giá chung của các phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn
trực tiếp được thể hiện theo sơ đồ sau:
Vải được xử lý kháng
khuẩn

Vải kiểm chứng
không được xử lý
kháng khuẩn

Tiếp xúc với vi khuẩn
A0

Tiếp xúc với vi khuẩn
A0

Tiếp xúc với vi khuẩn
và nuôi cấy trong một
thời gian nhất định At

Tiếp xúc với vi khuẩn
và nuôi cấy trong một
thời gian nhất định Bt

So sánh tương quan
So sánh tương quan giữa các đại lượng A0 , At, Bt
Trong điều kiện thuận lợi Bt>>A0
Nếu At < A0 : Vải diệt khuẩn
Nếu A0< At < Bt : Vải kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn
Tỷ lệ diệt khuẩn được xác định theo công thức:
R= [(A0 - At)/A0] X 100
Trong phương pháp trực tiếp thường chia thành hai mức là bán định lượng và định
lượng (bảng 1.2):
• Phương pháp bán định lượng:
Điển hình cho phương pháp bán định lượng được thể hiện trong tiêu chuẩn AATCC
147[79] , cụ thể như sau:
a. Nguyên lý đánh giá

23


Mẫu vải được xử lý kháng khuẩn và mẫu vải chưa được xử lý được đặt trên mặt
đĩa thạch đã được nuôi cấy vi khuẩn trước đó. Sau khi đặt mẫu vải lên mặt đĩa thạch,
vùng thạch ở dưới mẫu vải và dọc theo biên mép vải trở nên trong suốt, chứng tỏ khả
năng kháng khuẩn của mẫu thử (hình 1.12).
Đĩa thạch
Vùng hạn
chế
Mẫu vải

D
T
Hình 1.12: Vùng hoạt động xung

quanh mẫu vải (thạch trong, không
có khuẩn lạc phát triển)

d. Đánh giá kết quả
Để đánh giá khả năng kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn, người ta xác định
vùng thạch trong (tức là vùng thạch không bị vi khuẩn tấn công, vi khuẩn không thể
sinh sôi phát triển) chạy dọc theo các mép của mẫu vải và bên dưới mẫu vải. Để đánh
giá độ rộng trung bình của vùng này, sử dụng công thức W = (T – D)/2 [mm]
Trong đó :
W : độ rộng của vùng thạch trong (vùng thạch hạn chế được sự phát triển của vi
khuẩn) đo bằng mm
T : độ rộng của cả vùng thạch trong và mẫu vải đo bằng mm
D : độ rộng của mẫu vải đo bằng mm
Kích thước của vùng kìm hãm hoạt động (vùng thạch trong hình 1.12) được dùng
làm tiêu chí đánh giá khả năng kháng khuẩn của vải. Mẫu vải đã xử lý kháng khuẩn có
thể so sánh với mẫu vải chưa xử lý kháng khuẩn với cùng chủng loại vi khuẩn đã xác
định cho ta kết quả bán định lượng về khả năng kháng khuẩn của mẫu. Báo cáo kết
quả bảo gồm hình ảnh quan sát vùng kìm hãm hoạt động. Phải không có một khuẩn lạc
nào có thể phát triển trong vùng dưới bề mặt mẫu thử tiếp xúc với thạch.

24


Nhận xét :
- Phương pháp AATCC 147 có thể chứng minh sự tiêu diệt vi khuẩn bằng khuếch
tán của chất kháng khuẩn từ mẫu vải kháng khuẩn ra thạch dinh dưỡng agar.
- Phương pháp AATCC 147 có thể áp dụng thí nghiệm đối với nhiều loại vi
khuẩn, cả gram âm và gram dương.
- Đây là một phương pháp bán định lượng cho kết quả khá nhanh giúp xác định
khả năng kháng khuẩn của các hoá chất kháng khuẩn, phân tán trên vật liệu dệt may

sau khi được xử lý.
• Phương pháp định lượng (bảng 1.2):
Trong phương pháp định lượng có thể chia thành hai nguyên lý: nguyên lý lắc
động và nguyên lý tiếp xúc bề mặt:
* Nguyên lý lắc động: Tiêu chuẩn ASTM E2149 – 01 [77]
a. Nguyên lý đánh giá: vải kháng khuẩn được lắc trong dung dịch khuẩn đảm bảo sự
tiếp xúc của vi khuẩn lên vải. Đánh giá lượng vi khuẩn của dung dịch giảm sau khi lắc.
b. Chuẩn bị thí nghiệm: Mẫu vải chọn có khối lượng từ 1-2g, sai số nhỏ hơn 0,1g.
Mẫu được cắt thành những miếng nhỏ để tạo độ ngẫu nhiên cao nhất và kích
thước của mẫu đã xử lý và chưa xử lý phải hoàn toàn giống nhau. Sự vón cục của mẫu
thử có thể ảnh hưởng không tốt đến quá trình sinh sản, nảy nở của vi khuẩn.
Mẫu dạng bột và dạng hạt: bột và hạt phải lắng đọng sau khi lắc, không ảnh
hưởng đến kỹ thuật thu hồi và đếm.
Các chất rắn khác (xử lý bề mặt): kích thước của chất rắn phải vừa với lọ thí
nghiệm, hoặc phải sử dụng các bình tiệt trùng có miệng rộng. Sử dụng các mẫu có độ
rộng bề mặt xử lý khoảng 9 inch2 (58cm2). Mẫu cũng có thể chọn với khối lượng như
yêu cầu của nhà nghiên cứu với sai số ± 0,1g. Cẩn thận trong quá trình lắc, các mẫu
cứng có thể làm vỡ bình thí nghiệm.
c. Quá trình thí nghiệm
Chuẩn bị mẫu thử được xử lý kháng khuẩn liên kết với bề mặt như hướng dẫn.
Mẫu thử đã được xử lý kháng khuẩn và mẫu đối chứng chưa xử lý kháng khuẩn có cấu
trúc hoàn toàn giống nhau.
Chuẩn bị lọ thí nghiệm có nắp vặn 250ml đã được khử trùng. Mẫu thử và mẫu
đối chứng đã được chuẩn bị được cho vào các lọ riêng biệt. Cho 50 ± 0,1ml dung dịch
vi khuẩn chuẩn bị vào mỗi lọ thí nghiệm.
25