Xác định chế độ công nghệ may dán (sew free) tối ưu gia công sản phẩm thể

Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Phan Thanh
Thảo, người thầy đã tận tình hướng dẫn, giảng giải, truyền đạt những kinh nghiệm
cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
và Viện Đào tạo sau Đại học đã tạo điều kiện và mở lớp Cao học 12B-VLDM-NTT
tại TP.Hồ Chí Minh để học viên có cơ hội học tập và nâng cao kiến thức của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô ở Viện Dệt May – Da Giầy và Thời
Trang – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tham gia giảng dạy cho lớp 12BVLDM-NTT và học viên trong suốt khóa học.
Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo và các anh chị em ở
phòng kỹ thuật Công ty Garmex Sài Gòn JS, các anh chị ở phòng thí Phân viện Dệt
May TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá
trình thực hiện các mẫu thí nghiệm để tôi hoàn thiện đề tài.
xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong Khoa Công nghệ MayThời trang – Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều
kiện, ủng hộ cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin gởi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè thân hữu đã cùng chia
sẻ, động viên và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện

Lê Ngọc Lễ

I


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung luận văn ―Xác định chế độ công nghệ
may-dán (sew free) tối ƣu gia công sản phẩm thể thao cao cấp‖ là công trình
nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phan Thanh Thảo. Các kết
quả nghiên cứu được nêu trong luận văn là trung thực, không trùng lập. Các thí
nghiệm được thực hiện tại Công ty Garmex Sài Gòn JS và phòng thí nghiệm của
Phân viện Dệt May TP.Hồ Chí Minh. Các số liệu, trích dẵn đều có xuất xứ rõ ràng.
Nếu có gì sai phạm, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm
Xin trân trọng cảm ơn
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2014

Tác giả luận văn

Lê Ngọc Lễ

II


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. I

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... II
MỤC LỤC .................................................................................................................III
DANH MỤC VIẾT TẮT........................................................................................... V
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... VI
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẢI TRÁNG PHỦ, CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT
BỊ LIÊN KẾT VẢI TRÁNG PHỦ ............................................................................4
1.1. Giới thiệu về vải tráng phủ ...................................................................................... 4

1.1.1. Khái niệm về vải tráng phủ .......................................................................4
1.1.2. Cấu trúc của vải tráng phủ ........................................................................5
1.1.3. Cấu trúc của vải tráng phủ chống thấm thoáng khí ...................................9
1.1.4. Tính chất của vải tráng phủ ....................................................................11
1.1.5. Ứng dụng của vải tráng phủ ...................................................................12
1.2. Công nghệ và thiết bị liên kết vải tráng phủ trong may mặc .............................. 14

1.2.1. Phương pháp liên kết. ...............................................................................14
1.2.2. Thiết bị liên kết vải tráng phủ .................................................................22
1.2.3. Băng dán .................................................................................................25
1.2.4. Các chỉ tiêu đánh giá đường liên kết may-dán .......................................29
1.2.5. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới chất lượng đường dán thực hiện trên
máy dán băng khí nóng- trục lô ........................................................................31
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 .............................................................................................. 34

CHƢƠNG 2: NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
THỰC NGHIỆM ......................................................................................................35
2.1. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 35
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................................. 35

2.2.1. Vải .............................................................................................................36

2.2.2. Băng ..........................................................................................................36
2.2.3. Kết cấu đường may - dán ..........................................................................37
2.2.4. Thiết bị thí nghiệm....................................................................................37
III


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 40

2.3.1. Phương pháp thiết kế thí nghiệm và tối ưu hoá .......................................40
2.3.2. Lựa chọn giá trị các thông số công nghệ dán: ..........................................47
2.3.3. Phương pháp thí nghiệm. ..........................................................................51
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm: ....................................................56
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 .............................................................................................. 60

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN ................................61
3.1. Kết quả thí nghiệm ................................................................................................. 61

3.1.1. Ảnh hưởng riêng biệt của từng yếu tố công nghệ dán đến độ bền kết dính
của đường dán. ....................................................................................................61
3.1.2. Kết quả thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của 3 yếu tố công
nghệ dán tới độ bền kết dính của đường dán sử dụng quy hoạch thực nghiệm
trực giao...............................................................................................................69
3.2. Phƣơng trình hồi quy thực nghiệm ....................................................................... 70

3.2.1. Xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm ..........................................71
3.2.2. Xác định giá trị tối ưu của các thông số công nghệ dán đảm bảo độ bền

kết dính của đường dán là lớn nhất: ...................................................................76
KẾT LUẬN CHUNG ...............................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................81

IV


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

DANH MỤC VIẾT TẮT
ASTM
HF
ISO
PA
PE
PEO
PET
PTFE
PU
PVC
QHTG
SRT
TPU

American Society Testing and Materials ( Hiệp hội vật liệu và thử
nghiệm Hoa Kỳ)
High Frequency
International Organization for Standardization (Tổ chức Quốc tế về

tiêu chuẩn hóa)
Polyamide
Polyetylen
Polyethylene oxide
Polyester
Polytetrafluoroethylene
Polyurethane
Polyvinyl clorua
Quy hoạch trực giao
Seam reinforcing tape
Thermoplastic Polyurethane Elastomer

V


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tính chất vật lý của các loại xơ ............................................................... 6
Bảng 1.2. Tính chất hóa học của các xơ ................................................................... 7
Bảng 1.3. Các yếu tố tạo nên tính chất của vải tráng phủ ........................................ 11
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của vải tráng phủ nghiên cứu..................................... 36
Bảng 2.2. Thông tin về băng dán .............................................................................. 37
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật máy may 1 kim điện tử DDL 8700-7 ........................ 38
Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật máy dán NAWON-HTM 3888 .................................. 39
Bảng 2.5. Giá trị biến mã hóa ở 5 mức nghiên cứu ................................................ 45
Bảng 2.6. Ma trận thí nghiệm 3 yếu tố .................................................................... 45
Bảng 2.7. Ma trận thí nghiệm 4 yếu tố ..................................................................... 45

Bảng 2.8. Giá trị thay đổi của yếu tố nhiệt độ dán ................................................... 48
Bảng 2.9. Các giá trị thay đổi của yếu tố tốc độ dán................................................ 48
Bảng 2.10. Các giá trị thay đổi của yếu tố lực nén trục lô ....................................... 48
Bảng 2.11. Các giá trị thay đổi của yếu tố áp lực gió khò ....................................... 48
Bảng 2.12.
............ 49
Bảng 2.13.
............... 50
Bảng 2.14.
........... 50
Bảng 2.15.
.......................................................... 51
.
......................... 51
Bảng 3.1. Kết quả đo độ bền kết dính của đường may-dán khi thay đổi nhiệt độ dán
............................................................................................................................. 61
Bảng 3.2. Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ dán tới độ
bền kết dính của đường may-dán ....................................................................... 62
Bảng 3.3. Kết quả đo độ bền kết dính của đường may-dán khi thay đổi tốc độ dán
............................................................................................................................. 63
Bảng 3.4. Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố tốc độ dán tới độ
bền kết dính của đường may-dán ....................................................................... 64
Bảng 3.5. Kết quả đo độ bền kết dính của đường may-dán khi thay đổi lực nén trục lô
............................................................................................................................. 65
Bảng 3.6. Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố lực nén trục lô
tới độ bền kết dính của đường may dán ............................................................ 66
Bảng 3.7. Kết quả đo độ bền kết dính của đường may-dán khi thay đổi áp lực gió khò
.............................................................................................................................. 67
Bảng 3.8. Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố áp lực gió khò
tới độ bền kết dính của đường may-dán .............................................................. 68

Bảng 3.9. Kết quả xác định độ bền kết dính theo ma trận quy hoạch thực nghiệm ...... 70
VI


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Một số kiểu dệt thoi và dệt kim thường sử dụng trong vải nền .......... 5
Hình 1.2. Cấu trúc vải tráng phủ chống thấm thoáng khí ................................. 10
Hình 1.3. Một số sản phẩm từ vải tráng phủ chống thấm thoáng khí ............... 14
Hình 1.4. Nguyên lý hoạt động của máy hàn siêu âm ........................................ 16
Hình 1.5. Mối hàn siêu âm điểm ......................................................................... 16
Hình 1.6. Đường hàn siêu âm lăn ....................................................................... 16
Hình 1.7. Phương pháp dán tiếp xúc .................................................................. 18
Hình 1.8. Một số hình ảnh về đường dán ........................................................... 19
Hình 1.9. Phương pháp dán bằng khí nóng........................................................ 19
Hình 1.10. Các đường liên kết dán thường gặp ................................................. 20
Hình 1.11. Đường may-dán ................................................................................ 20
Hình 1.12. Quy trình hàn-dán ............................................................................. 21
Hình 1.13. Máy hàn cao tần 2 đầu ..................................................................... 22
Hình 1.14. Máy hàn siêu âm điểm ...................................................................... 22
Hình 1.15. Máy hàn siêu âm lăn ......................................................................... 23
Hình 1.16. Máy dán băng khí nóng .................................................................... 24
Hình 1.17. Máy cộp CS-500 hãng H&H............................................................. 24
Hình 1.18. Các loại băng dán ............................................................................. 28
Hình 1.19. Máy đang kiểm tra độ bền kết dính của băng dán – vật liệu ........... 29
Hình 1.20. Thử mẫu đường dán băng ................................................................. 30
Hình 1.21. Kết quả kéo tách băng dán ra khỏi vật liệu...................................... 30

Hình 1.22. Kiểm tra độ bền chống thấm đường dán băng ................................. 31
Hình 2.1. Kết cấu may – dán............................................................................... 37
Hình 2.2. Máy may 1 kim điện tử DDL 8700-7 .................................................. 37
Hình 2.3. Máy dán băng NAWON-HTM 3888 ................................................... 38
Hình 2.4. Máy đo độ bền kéo đứt và độ bền kết dính JAMES HEAL T17 ......... 39
Hình 2.5. Mẫu chuẩn bị sau khi may ................................................................. 53
Hình 2.6. Mẫu chuẩn bị sau khi dán băng lên đường may ................................ 53
Hình 2.7. Đồng hồ hiển thị nhiệt độ dán ............................................................ 54
Hình 2.8. Đồng hồ hiển thị áp lực gió khò và lực nén trục lô............................ 54
Hình 2.9. Máy thử độ bền kéo đứt và kết dính tại Phân viện dệt may TP.HCM
.............................................................................................................................. 55
Hình 2.10. Hàm kẹp của máy thử độ bền kéo đứt và kết dính............................ 55
Hình 2.11. Máy đang thử độ bền kết dính .......................................................... 55
Hình 2.12. Thiết kế thí nghiệm ............................................................................ 56
VII


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

Hình 2.13. Nhập số liệu thí nghiệm .................................................................... 57
Hình 2.14. Xử lý số liệu thí nghiệm ................................................................... 57
Hình 2.15. Kết quả phân tích số liệu thí nghiệm ................................................ 58
Hình 2.16. Chọn các thông số của bài toán tối ưu ............................................ 58
Hình 2.17. Kết quả của bài toán tối ưu .............................................................. 59

VIII

Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

MỞ ĐẦU
a. Lý do chọn đề tài
Vải tráng phủ chống thấm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: các
ngành công nghiệp, quân đội, nông nghiệp, y tế, xây dựng, kiến trúc, giao thông
thuỷ lợi, thể thao du lịch... Trong ngành công nghiệp thời trang, nó được dùng để
sản xuất quần áo thể thao, áo khoác, quần áo cứu hộ, bảo hộ lao động… Đặc tính
nổi bật của những loại sản phẩm này là khả năng chống thấm và có độ bền cơ học
cao. Đối với sản phẩm may mặc, để liên kết các chi tiết từ loại vật liệu này, người ta
thường sử dụng các phương pháp: phương pháp hàn, phương pháp dán, phương
pháp kết hợp may-dán hoặc hàn-dán. Trong các phương pháp trên thì phương pháp
may-dán được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất do đường liên kết may-dán có độ
bền cao và chi phí sản xuất thấp hơn các phương pháp khác. Đường liên kết maydán được thực hiện qua 2 giai đoạn: ráp nối các chi tiết bằng đường may 1 kim và
dán băng lên đường máy. Các thông số công nghệ dán: nhiệt độ dán, tốc độ dán, lực
nén trục lô, áp lực gió khò. Việc thay đổi các thông số công nghệ này có ảnh hưởng
nhất định đến chất lượng đường may-dán. Trong gia công sản phẩm quần áo thể
thao thì chất lượng đường liên kết may-dán được đánh giá thông qua các chỉ tiêu cơ
lý: độ bền kết dính của băng với lớp phủ; độ bền kéo đứt, độ chống thấm nước và
độ bền giặt. Theo thực tế sản xuất tại các nhà máy thì độ bền kết dính được đặt lên
hàng đầu vì độ bền kết dính có ảnh hưởng rất lớn đến các chỉ tiêu đánh giá chất
lượng đường may-dán. Đây là vấn đề quan trọng nhất khi gia công may-dán để tạo
ra sản phẩm từ vải tráng phủ chống thấm.
Đề tài ―Xác định chế độ công nghệ may-dán (sew free) tối ƣu gia công sản
phẩm thể thao cao cấp” được thực hiện nhằm xác định sự ảnh hưởng riêng biệt và
đồng thời của các yếu tố công nghệ dán đến chất lượng đường liên kết may-dán, tối
ưu hóa các thông số công nghệ dán để nâng cao chất lượng sản phẩm thể thao làm
từ vải tráng phủ chống thấm.

1


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

b. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu:
Xác định ảnh hưởng riêng biệt và ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố công
nghệ dán tới chất lượng của đường liên kết may-dán. Trên cơ sở đó, xác định các
thông số công nghệ dán tối ưu nhằm đạt được chất lượng đường liên kết là tốt nhất.
Đối tƣợng nghiên cứu:
-

Vải tráng phủ chống thấm 2.5 lớp, thành phần 100% Polyamit tráng phủ
nhựa PU, khổ rộng 58 inches, độ dày 0.2mm, khối lượng 150 g/m2 do Công
ty JBO SPORTING GOODS CO. LTD sản xuất.

-

Băng dán là loại băng TPU 2 lớp, bản rộng 2cm, độ dày 0.01mm do Công ty
YETOM sản xuất.

-

Máy may 1 kim DDL-8700-7.

-

Máy dán băng khí nóng trục lô của hãngNAWON - HTM 3888.

-

Máy đo độ bền kéo đứt và độ bền kết dính JAMES HEAL T17.

Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu ảnh hưởng riêng biệt và ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố công
nghệ dán: nhiệt độ dán, tốc độ dán, lực nén trục lô, áp lực gió khò và yếu tố canh sợi
vải tới độ bền kết dính của đường dán.
c. Nội dung nghiên cứu
-

Nghiên cứu tổng quan về vải tráng phủ chống thấm sử dụng trong sản xuất
quần áo thể thao cao cấp, công nghệ và thiết bị kết kết vải tráng phủ.

-

Xác định ảnh hưởng và mức độ ảnh hường riêng biệt của từng các yếu tố
công nghệ dán: nhiệt độ dán, tốc độ dán, áp lực nén trực lô, áp lực gió khò và
yếu tố canh sợi vải tới độ bền kết dính của đường may-dán.

-

Xác định hàm hồi quy thực nghiệm biểu thị quy luật ảnh hưởng đồng thời
giữa các yếu tố: nhiêt độ dán, tốc độ dán, áp lực nén trực lô, áp lực gió khò
tới độ bền kết dính của đường may-dán.

-

Xác định giá trị tối ưu của các thông số công nghệ dán đảm bảo độ bền kết
dính của đường may-dán là tốt nhất.

2


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

Kết quả nghiên cứu của luận văn đã xác định được các yếu tố công nghệ dán
có ảnh hưởng đến độ bền kết dính và tìm ra chế độ công nghệ dán tối ưu phù hợp
với loại vải và băng mà doanh nghiệp thường xuyên sản xuất sẽ giúp nâng cao chất
lượng sản phẩm thể thao cao cấp được sản xuất từ vải tráng phủ chống thấm.
d. Phƣơng pháp nghiên cứu
-

Sử dụng phương pháp Phân tích phương sai và xử lý số liệu thông qua phân
tích ANOVA trên phần mềm Excel 2010 để nghiên cứu ảnh hưởng riêng
biệt của các yếu tố tới hàm mục tiêu.

-

Sử dụng

áp lực gió khò.
-

Sử dụng thuật toán tối ưu một mục tiêu trên cơ sở phương pháp hàm mong

đợi (thuộc nhóm phương pháp giải tích) đã được Harrington nghiên cứu năm
1965 và Gatza-Millan (1972) để nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công
nghệ dán.

3


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẢI TRÁNG PHỦ, CÔNG NGHỆ VÀ
THIẾT BỊ LIÊN KẾT VẢI TRÁNG PHỦ
1.1. Giới thiệu về vải tráng phủ
1.1.1. Khái niệm về vải tráng phủ [13], [16]
Vải tráng phủ (coated) là loại vật liệu nhiều lớp, trong đó lớp vải dệt thoi, dệt
kim hoặc vải không dệt được sử dụng làm vải nền. Các loại vải này được xử lý
tráng phủ một lớp màng cao phân tử mỏng và mềm dẻo gọi là lớp tráng phủ tạo cho
vải có các tính chất mới mà trước đây vải không có. Vải nền tạo cho vải tráng phủ
có độ bền cơ học (độ bền kéo đứt, độ bền xé... và kiểm soát khả năng kéo giãn của
vải). Lớp màng cao phân tử tạo cho vải khả năng chống lại sự thấm của dung dịch
lỏng, không khí; chống lại các tác động của môi trường như không khí, nước mưa,
nhiệt, độ ẩm, vi sinh vật, tác nhân hoá học, vật lý... theo định hướng sử dụng riêng.
Vải tráng phủ là vật liệu hỗn hợp mềm dẻo, bao gồm một chất nền dệt và lớp
phủ polymer. Chất phủ này có thể ở một bên hoặc cả hai bên chất nền, với cùng
một loại hoặc một lớp phủ polymer khác nhau cho mỗi bên.
- Vải tráng phủ 2 lớp là loại vải mà hợp chất tráng phủ được gắn trực tiếp lên
trên một mặt vải, được tráng chuyển màng lớp màng phủ từ lớp giấy nền, được cán
dính hoặc được dán một lớp màng đã được tạo thành từ trước bằng chất kết dính lên
trên mặt vải.

- Vải tráng phủ 3 lớp là loại vải gồm một lớp màng phủ polime nằm giữa hai
lớp vải. Ví dụ: quần áo thợ lặn hoặc vải bạt.
- Vải tráng phủ có cấu trúc 5 và 7 lớp được sản xuất cho những ứng dụng đặc
biệt. Ví dụ: băng tải.
- Vái tráng phủ chống thấm thoáng khí là loại vải có khả năng ngăn không khí
(gió) và nước thâm nhập chúng, trong khi cho phép hơi nước truyền qua (thoáng
khí).

4


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

1.1.2. Cấu trúc của vải tráng phủ [13]
rúc
. Tuy nhiên, xét về thành phần cấu tạo thì vải có hai thành phần chính là
vải nền và lớp tráng phủ.
1.1.2.1. Vải nền
a. Cấu trúc
Vật liệu dùng làm vải nền có thể là vải dệt thoi, dệt kim hoặc không dệt.

Hình 1.1 Một số kiểu dệt thoi và dệt kim thường sử dụng trong vải nền.
b. Thành phần cấu tạo
- Các loại xơ, sợi tự nhiên:
Có nguồn gốc thực vật: bông, bông gòn, lanh, xơ dừa, đay… là cellulose
trong tự nhiên.
Có nguồn gốc động vật : len, lụa, …là các protein động vật.
Có nguồn gốc khoáng sản: amiăng là một silicat.

- Các sợi hữu cơ nhân tạo cơ bản có hai loại:
Có nguồn gốc từ cellulose: rayon và acetate.
Các polyme tổng hợp: nylon, polyester, acrylics, polypropylene...
- Các sợi vô cơ: sợi kim loại và sợi thủy tinh.

5


c. Tính chất vật lý và hóa học của các sợi nền [13]
Bảng 1.1 Tính chất vật lý của các loại xơ
Tính chất

Tỷ trọng
riêng
Độ bền kéo
gam/denier
Độ bền đứt
Độ hồi ẩm ở
210C, 65%
RH
Ảnh hưởng
của nhiệt độ:
-Độ chịu
nhiệt
-Nhiệt độ
phân hủy
-Nhiệt nóng
chảy

Cotton

Rayon

Nylon

Polyester

Polypropylene

Cấp
công
nghiệp

Xơ
ngắn
thông
dụng

Xơ có
độ bền
cao

Xơ đa
xợi

Xơ
ngắn

Xơ có
độ bền

cao

Aramid
(Nomex)

Visco

Axetat

Cấp
thông
dụng

1.52–1.55

1.52

1.32

1.14

1.14

1.36

1.36

0.90

0.90

0.90

1.38

3–5

2.6

1.4

4.1–
5.5

6.3–8.18

3.5

9.5

5–7

4–6

5.5–
8.5

5.3

4–13

10–30

25–50

26–32

14–22

10–40

—

15–35

20–35

15–25

22

0.4

Không Không Không
đáng
đáng
đáng
kể
kể
kể

5–5.2

8.5

≅13

6.3–6.5

4

4

0.4

150°C

150°C °

180°C

180°C

—

370°C

230°C

210°C

—

—

—

~500°C

Phân hủy

Phân hủy

250°C (nylon 66)
215°C (nylon 6)

250°C

160–175°C

Phân hủy

6


Bảng 1.2 Tính chất hóa học của các xơ
Tính chất

Cotton

Rayon

Nylon

Polyester

Polypropylene

Aramid
(Nomex)

Ảnh hưởng
của ánh sáng
và khí quyển

Giảm độ bền kéo
và sự đổi màu của
sợi xảy ra

Giảm độ bền
kéo

Thoái hóa đáng
kể dưới ánh sáng
mặt trời

Ít thoái hóa trong
bóng râm, thoái
hóa dưới ánh sáng
mặt trời trực tiếp

Thái hóa nhanh
chóng dưới ánh
sáng mặt trời và
thời tiết

Khả năng chống
thoái hóa là tuyệt
vời

Nấm mốc, vi sinh
vật phân hủy các
chất xơ
Hủy các chất xơ,
axit vô cơ làm
thoái hóa dễ dàng
hơn so với các axit
hữu cơ

Khả năng
chịu hơn
bông

Kháng

Kháng

Kháng

Kháng

Bị ảnh hưởng bởi
vô cơ đậm đặc và
các axit hữu cơ

Kháng với hầu hết
các axit vô cơ; axít
sulfuric đậm đặc
phân hủy sợi

Kháng axit
tuyệt vời

Không bị ảnh
hưởng đáng kể,
nhưng bị tấn
công bởi axit
sulfuric sôi

Giống như
bông

Hầu như không
có ảnh hưởng

Khả năng chịu
kiềm ở nhiệt độ
phòng, nhưng thủy
phân thoái hóa xảy
ra ở nhiệt độ sôi

Khả năng chống
kiềm

Khả năng chống
kiềm

Giống như
bông

Benzen,
chloroform,
acetone và este
làm không ảnh
hưởng, nhưng hòa
tan trong phenol
và axit mạnh

Kháng với các
dung môi hữu cơ,
hòa tan trong meta
cresol, ochlorophenol ở
nhiệt độ cao

Không hòa tan
trong các dung môi
hữu cơ ở nhiệt độ
phòng; tan trong
decalin, tetralin
nóng; bị tấn công

bởi tác nhân ôxi
hóa

Kháng với hầu
hết các dung môi
hữu cơ

Ảnh hưởng
của vi sinh vật

Ảnh hưởng
của axit

Ảnh hưởng
của kiềm

Ảnh hưởng
của dung môi
và
chất oxy hóa

Kháng ở nhiệt độ
phòng, nhưng xảy
ra trương nở
Kháng với các
dung môi
hydrocarbon thông
thường; chất oxy
hóa chuyển nó sang
oxycellulose

Giống như
bông

7


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

d. Các thông số quan trọng của vải nền và bề mặt [9]
- Tính chất cơ học tốt: độ đàn hồi, độ giãn dài lúc nghỉ, cường độ, khả năng
chống ma sát.
- Loại sợi: sợi và sợi nhún, sợi này thể hiện độ bám dính tốt vì sợi nhô ra mà
liên kết tốt với lớp phủ, nhưng khi chế tạo vật liệu polymer mỏng có lớp lông
ngắn hoặc sợi cắt có thể đâm xuyên bề mặt, gây thấm nước cho vải.
- Độ ổn định cao.
- Độ bám dính, hấp thụ: chất nền phải có tính chất liên kết tốt để các lớp phủ có
thể thâm nhập vào bề mặt đến một mức độ đầy đủ, và các đặc tính liên kết có
thể cải thiện bằng cách bổ sung các tác nhân liên kết vào lớp phủ, xử lý bề
mặt…
- Tiền xử lý: chất làm mềm và thuốc nhuộm có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quy
trình sản xuất tiếp theo. Một số loại xử lý, chẳng hạn như xử lý chống thấm và
kháng khuẩn có thể cải thiện các đặc tính của sản phẩm cuối cùng.
- Ổn định nhiệt: tráng phủ PU đòi hỏi nhiệt độ cao để tạo thành lớp màng và do
đó các chất nền phải chịu đựng nhiệt độ cao.
- Tính đồng bộ bề mặt: độ dày chất nền đồng nhất là một tính năng đặc biệt
quan trọng đối với phương pháp xử lý tiếp theo.
1.1.2.2. Lớp tráng phủ

a. Lớp phủ polyme
Lớp phủ polyme trên các vật liệu dệt cung cấp thuộc tính mới của vải. Sản
xuất chất dịch phủ polyme là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của ngành
công nghiệp lớp phủ. Các vật liệu polyme được pha chế cụ thể với các chất phụ gia
và hợp thành bột nhão thích hợp cho lớp phủ. Trong số các polyme khác nhau được
sử dụng cho lớp phủ và cán, bốn loại polyme được sử dụng chủ yếu cho lớp phủ:
cao su, PVC, polyuretan và acrylic.
- Cao su tự nhiên và tổng hợp (như cao su Styrene–butadiene, Isoprene–
isobutylene, Butyl, Polychloroprene, Chlorosulfonated polyethylene (CSM),
Nitrile–butadiene (NBR), silicone).

8


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

- Polyvinyl chloride ( PVC).
- Polyurethanes.
- Acrylic.
b. Chất phụ gia
Chất phụ gia cộng thêm trong lớp phủ giúp cải thiện tính chất của polyme:
- Chất làm mềm truyền đạt tính linh hoạt tốt hơn và sự mềm mại của của vải
tráng phủ nhiều lớp. Ngoài ra, nó còn giúp cho lớp phủ được phân bố đều hơn.
- Tác nhân liên kết ngang và chất kết dính để cải thiện mối liên kết giữa các vật
liệu dệt và các polyme tráng phủ.
- Tác nhân kháng khuẩn
- Tác nhân độ bền ánh sáng
- Các loại bột màu khác nhau để nhuộm màu các lớp phủ polyme.

Để một vật liệu đạt chất lượng tốt thì liều lượng dung môi có mặt thường
xuyên trong các lớp phủ liên kết là rất quan trọng. Một số lượng quá nhỏ của dung
môi trong các lớp phủ liên kết gây ra sự trương nở các chất kết dính thay vì hòa tan
của nó, kết quả là bề mặt của vật liệu liên kết kém. Mặt khác, một số lượng quá lớn
các dung môi trong các lớp phủ liên kết gây ra quá trình hòa tan nhanh chóng các
chất kết dính, dẫn đến sự thâm nhập quá lớn của lớp phủ PU vào bề mặt. Kết quả
cuối cùng là độ cứng vật liệu quá lớn.
1.1.3. Cấu trúc của vải tráng phủ chống thấm thoáng khí [4], [16]
Vải tráng phủ chống thấm thoáng khí thì có 2 dạng và chống thấm thoáng khí
bằng các phương pháp sau:
- Vải ép màng có lỗ tế vi hoặc màng thấm nước.
- Vải tráng phủ màng có lỗ tế vi hoặc màng thấm nước.
Để chế tạo vải tráng phủ chống thấm và thoáng khí, người ta tạo ra các màng
phủ với những lỗ siêu nhỏ được gọi là lỗ tế vi. Vật liệu màng phủ này chứa hàng tỉ
lỗ trên mỗi cm2, các lỗ này có sự liên kết với nhau và hoạt động như một màng lọc.
Nó dựa vào sức căng bề mặt của nước để ngăn nước thấm vào vải. Nếu màng phủ
này bị dơ hoặc nhiễm bẩn thì nó có thể bị thấm nước.

9


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

Hình 1.2 Cấu trúc vải tráng phủ chống thấm thoáng khí [21]
PTFE và PU là các polyme thường được sử dụng nhất để chế tạo màng có lỗ
hổng tế vi. Ngoài ra, còn có một số loại polyme khác như: acrylic, polyamino axit,
polyolefin cũng được sử dụng. Các loại màng phổ biến:
- Lớp phủ là một màng PTFE có lỗ tế vi, đường kính của lỗ tế vi từ 0.1-10 m.

Một phân tử hơi nước có đường kính 0.0004 m. Những hạt mưa có đường kính ít
nhất 100 m. Vì vậy, màng này có khả năng chống thấm nước nhưng vẫn thoáng
khí. Tuy nhiên, khả năng chống thấm sẽ bị giảm khi vải bị nhiễm bẩn. Một lớp phủ
kỵ nước, không thấm dầu và hóa chất được tăng cường để bảo vệ màng tế vi khỏi sự
nhiễm bẩn. Lớp phủ này làm giảm khả năng thoáng khí nhưng làm tăng độ bền cho
vật liệu.
- Lớp phủ được làm từ một hỗn hợp của PU và PEO (polyethylene oxide) dưới
dạng một màng (phim) rắn ưa nước hoặc lớp phủ không có lỗ, không thấm nước và
không khí. Việc vận chuyển hơi ẩm xảy ra bởi "thấm hút phân tử", các phân tử nước
di chuyển theo cơ chế: các phân tử nước đầu tiên được hấp phụ lên bề mặt của vật
liệu thấm nước sau đó chuyển sang các phân tử tiếp theo. Quá trình này tiếp tục
trong suốt chiều dày của vật liệu ưa nước. Vật liệu thấm nước không nhất thiết phải
giống nhau trên cả hai mặt của vải tráng phủ. Nó có thể giúp cải thiện độ bền và khả
năng chống ô nhiễm.

10


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

- Lớp phủ vẫn là PTFE nhưng các lỗ tế vi của nó được làm đầy với
polyurethane ưa nước. Có một số bằng chứng cho thấy một lớp không khí tồn tại
giữa PTFE và PU cung cấp sự cách nhiệt, tạo sự khác biệt nhiệt độ giữa bên trong
và bên ngoài của vải, và có thể làm giảm sự đọng hạt trên vải. Ví dụ: Màng GoreTex hiện đại thì không thấm nước với không khí nhưng khả năng thoáng khí của nó
tốt là nhờ độ mỏng của lớp phủ vì các phân tử nước có khoảng cách ít hơn để đi qua
màng tế vi của nó.
Có sự khác biệt giữa vật liệu màng có lỗ tế vi và vật liệu màng ưa nước ở cơ
chế thoát hơi. Với vật liệu là màng tế vi thì hơi nước thường xuyên đi qua cấu trúc

thoáng khí nhưng với vật liệu ưa nước thì sự truyền hơi nước thông qua cơ chế bay
hơi khuếch tán có liên quan đến hấp phụ và giải hấp.
1.1.4. Tính chất của vải tráng phủ [13], [16]
Tính chất vật lý của vải tráng phủ phụ thuộc vào tính chất của các chất nền,
công thức chất tráng phủ, kỹ thuật tráng phủ và các điều kiện xử lý trong lớp phủ.
Các yếu tố tạo nên các tính chất khác nhau của một loại vải tráng phủ được mô tả
trong bảng 1.3.
Bảng 1.3 Các yếu tố tạo nên tính chất của vải tráng phủ

STT

Tính chất

Cấu trúc
chất nền

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Độ bền kéo
Độ bền đứt
Ổn định kích thước
Chống cháy
Độ bền với thời gian
Độ bám dính lớp phủ
Độ bền xé
Khả năng chịu uốn
Khả năng chịu lạnh
Khả năng chịu nhiệt
Kháng hóa chất
Khả năng chống nước biển
Khả năng chịu mưa nắng

X
X
X
X
X
X
X
X
—
—
X
—
X

11

Kỹ thuật
tráng phủ/
Điều kiện
xử lý
X
X
X
—
X
X
X
—
—
—
—
—
—

Công thức
—
—
—
X
X
X
X
X
X
X
X

X
X


Luận văn cao học

14
15

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

Chịu mài mòn
Chống tia hàn

—
—

—
—

X
X

Ghi chú: X: có ; — : không
- Khả năng chống thấm nước cao.
- Chịu được ma sát, có độ bền rách, độ bền xé và mài mòn tốt.
- Có tính cách điện, khả năng chống nhiễm bẩn cao.
- Có khả năng chịu được hóa chất: axit,dung môi hữu cơ hyđroacbon béo,
hydrocacbon thơm.
-

Chịu được tác nhân oxi hóa.
Bên cạnh một số ưu điểm vừa kể trên, một số loại vải tráng phủ còn có nhược

điểm sau:
- Tính chịu nhiệt kém, dễ bị lão hóa do nhiệt, khả năng thoát khí, thoát hơi nước
kém. Vải thường nặng, ở nhiệt độ thấp bị cứng, ở nhiệt độ cao bị mềm và chảy dính.
- Hạn chế lớn nhất của vải tráng phủ chống thấm: nếu độ ngăn nước càng cao
thì độ thẩm thấu không khí càng giảm. Chúng ta biết rằng, quá trình thẩm thấu
không khí xảy ra khi có sự chênh lệch áp suất. Đối với sản phẩm quần áo, không khí
thẩm thấu qua vải là do có sự chênh lệch áp suất giữa lớp không khí nằm trong phần
không gian giữa cơ thể và quần áo với không khí của môi trường. Khi đi qua vải,
một phần không khí theo hệ thống mao quản trong xơ sợi, còn phần lớn là dịch
chuyển qua khe hở giữa các mắt sợi trên mặt vải. Khi xử lý chống thấm cho vải, ta
sẽ phủ lên mặt vải một lớp màng phủ, điều này đồng nghĩa với việc bịt kín khe hở
giữa các mắt sợi. Lúc này không khí chỉ có cách đi qua các mao quản của xơ sợi và
của vật liệu tráng phủ. Thông thường để ngăn nước được tốt thì vải tráng phủ nói
chung phải có cấu trúc chặt chẽ, dẫn đến làm giảm hệ thống mao quản trong nó.
Đây chính là nguyên nhân ngăn cản sự lưu thông của không khí qua vải và làm cho
vải ít thoáng khí như đã nêu ở trên [16].
1.1.5. Ứng dụng của vải tráng phủ [13], [15], [16]
Hiện nay, vải tráng phủ chống thấm được sử dụng rộng rãi trong các ngành
công nghiệp ở nhiều lĩnh vực:

12


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

- Sản xuất công nghiệp: vật liệu chịu mài mòn, băng tải, sản phẩm cao su kỹ
thuật, màng chắn…
- Quân đội: quân phục, quần áo đi mưa, chữa cháy…
- Nông nghiệp: bao bì. vải lót ao hồ, hệ thống tưới tiêu…
- Xây dựng: các loại ống cấp thoát nước, kết cấu kiến trúc, băng tải…
- Giao thông: lốp xe, túi khí, vải bọc ghế ô tô, vải bạt xe, tấm trải sàn, vải địa kỹ
thuật, biển báo…
- Thủy lợi: hệ thống cấp thoát nước...
- Y tế: vật liệu cấy ghép, băng, dụng cụ chỉnh hình, sản phẩm vệ sinh, túi đựng
xác..
- Dệt may: quần áo khoác, quần áo đi mưa, quần áo bảo hộ trong các ngành
công nghiệp, giày, da nhân tạo, túi xách thắt lưng, găng tay, mũ, nón …
- Thể thao: quần áo trượt tuyết, quần áo bơi, quần áo leo núi, giày thể thao,
thảm lót sàn đấu, các loại trái bóng thi đấu…
- Du lịch: lều, ba lô, túi xách, quần áo khoác...
Ngày nay, hầu hết các sản phẩm quần áo và quần áo bảo hộ lao động cho một
số ngành hoạt động ngoài trời như: quân đội, cảnh sát, cứu hỏa, thể thao cho những
nhà thám hiểm... đều đòi hỏi tính chống thấm và thoáng khí. Khi hoạt động, cơ thể
tự làm mát bằng việc thoát mồ hôi. Nếu hơi nước không thoát ra ngoài sẽ làm cho
độ ẩm bên trong tăng và làm tăng độ dẫn nhiệt nên gây khó chịu cho người sử dụng.
Để đáp ứng được nhu cầu đặc biệt này người ta đã nghiên cứu và sản xuất loại vải
có tính chống thấm nước mà vẫn thoáng khí. Vì vậy, sự ra đời của vải chống thấm
thoáng khí không chỉ là một bước đột phá quan trọng trong ngành công nghiệp thời
trang mà nó còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong các ngành công nghiệp khác.
Sự khác biệt của vải chống thấm thoáng khí so với các loại vải dệt thông
thường ở chỗ: thứ nhất, vải có khả năng chống thấm nước, chống gió, khí xuyên qua
vật liệu; thứ hai, trọng lượng vải nhẹ hơn so với các loại vải dệt thông thường từ
10% đến 15%; thứ ba, đảm bảo khả năng trao đổi nhiệt của cơ thể với môi trường
xung quanh một cách hiệu quả tạo cho cơ thể luôn luôn cảm thấy thoải mái.

13


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

Trong phạm vi đề tài nghiên cứu chỉ đề cập đến phạm vi ứng dụng của vải
chống thấm thoáng khí, dùng để sản xuất quần áo thể thao.
Một số hình ảnh của vải tráng phủ chống thấm thoáng khí:

Hình 1.3 Một số sản phẩm từ vải tráng phủ chống thấm thoáng khí [16],[20]
1.2. Công nghệ và thiết bị liên kết vải tráng phủ trong may mặc
1.2.1. Phƣơng pháp liên kết.
1.2.1.1. Phƣơng pháp hàn.
a. Hàn cao tần [14]:
 Khái niệm:
Hàn cao tần được dựa trên sức nóng điện môi của vật liệu được hàn. Các vật
liệu được hàn được đặt giữa hai tấm kim loại (các điện cực) và một điện áp tần số
cao được kết nối với các tấm. Sau đó, một lực nén sẽ ép chúng lại với nhau. Kết quả
14


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

là các phân tử trong vật liệu bắt đầu rung động và dẫn đến việc nóng chảy bởi nhiệt
độ cao. Một liên kết hàn mạnh mẽ sẽ được hình thành.

 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động:
Máy hàn HF bao gồm hai thành phần:
Các máy phát điện tần số cao phát triển lĩnh vực HF tại một tần số 27,12 MHz
và cung cấp một năng lượng. Tùy thuộc vào ứng dụng mà máy hàn có công suất từ
500 Watt đến 60 kW. Máy hàn từ 2 kW trở lên thì sử dụng chất bán dẫn trong các
máy phát điện, nhưng để có sức mạnh cao hơn người ta vẫn sử dụng đèn dao động..
Các vật liệu hàn được đặt trên hoặc trong thanh ép của máy hàn. Trong thanh hàn có
hai điện cực với một chức năng kép: chuyển năng lượng cao tần vào vật liệu và ép
hai lớp vật liệu với nhau.
 Ứng dụng:
Hàn cao tần (HF) cho nhựa thường được áp dụng cho sản phẩm nhựa PVC và
PU. Sản phẩm có ứng dụng hàn cao tần: quần áo đi mưa, quần áo bảo hộ đánh cá,
chế biến thủy hải sản, thảm xe, đệm và gối, vải màn, đệm nước, thuyền hơi, dây
truyền dịch và túi đựng máu, khăn trải bàn, băng tải, lều, bộ lọc không khí…
b. Hàn siêu âm [11]
 Khái niệm:
Các sóng âm thanh hiểu một cách đơn giản nhất là sóng hình sin có tần số,
biên độ và bước sóng xác định. Âm thanh mà con người có thể nghe được có tần số
từ 16 Hz đến 20.000 Hz. Sóng siêu âm là sóng âm có tần số cao hơn 20.000 Hz.
Năng lượng siêu âm là năng lượng rung cơ học, hoạt động ở tần số vượt quá âm
thanh mà con người nghe được (Flood, 1989).
Nguyên tắc liên kết siêu âm rất đơn giản. Năng lượng siêu âm và áp suất được
áp lên khu vực thực hiện đường nối. Những rung động siêu âm được truyền qua các
vật liệu và năng lượng cơ học được chuyển thành năng lượng nhiệt do ma sát giữa
các phân tử bề mặt. Khi nhiệt được tạo ra đủ để các vật liệu nhựa nhiệt dẻo nóng
chảy và liên kết với nhau tại điểm tiếp xúc, tiếp theo là làm mát và kết tinh.
 Nguyên lý hoạt động:

15

Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

Một máy hàn siêu âm điển hình bao gồm bốn thành phần cơ bản: cung cấp
điện, chuyển đổi, tăng áp, và đầu hàn như minh họa trong hình 1.4.

Hình 1.4 Nguyên lý hoạt động của máy hàn siêu âm[11]
 Phân loại đường hàn siêu âm:
-

Đường hàn diểm: thực hiện ghép nối ở các điểm cần hàn

Hình 1.5 Mối hàn siêu âm điểm [22]
-

Đường hàn liên tục: thực hiện các đường ghép nối dài liên tục

Hình 1.6 Đường hàn siêu âm lăn [5]
16


Luận văn cao học

Ngành Công nghệ Vật liệu Dệt May

 Ưu điểm của hàn siêu âm [5]:
- Tiêu thụ điện năng thấp.
- Không có khí thải.

- Tốc độ xử lý cao.
- Lặp lại chính xác của các kết quả hàn.
- Quá trình hàn liên tục.
- Vật liệu không bị biến đổi, không có nếp nhăn.
- Đường hàn siêu âm kín so với đường may thông thường.
- Ứng dụng trong sản phấm chống thấm không khí và nước.
- Kim loại, vải tráng và màng nhựa đều có thể hàn được.
 Ứng dụng:
- Sản xuất mái hiên, những cánh buồm mặt trời, màn hình lớn và rèm.
- Chế tạo các biểu ngữ khổ lớn, áp phích PVC.
- Dệt may phù hợp cho các ứng dụng sau:
+ Hàn các loại vật liệu nhiệt dẻo như PP, PVC, PE, PET, ABS.
+ Sản phẩm không dệt, vải tráng phủ kết hợp với băng dán đường may dùng
để sản xuất áo khoác, quần áo thể thao, quần áo bảo hộ…
1.2.1.2. Phƣơng pháp dán [16]
Phương pháp dán là phương pháp ráp nối hiện đại tạo ra các đường liên kết
chắc chắn bằng cách sử dụng chất bám dính giữa các bề mặt vật liệu.
Chất bám dính tạo ra khả năng liên kết đặc biệt đối với vật liệu mà không làm
thay đổi cấu trúc bề mặt vật liệu được dán. Băng dán được đặt cân xứng lên đường
cần dán, dưới tác dụng của nhiệt độ và áp lực nén của thiết bị dán lên đường dán
băng, chất bám dính tan chảy và kết dính lên vật liệu. Có nhiều cách tác dụng làm
tan chảy chất bám dính, có thể bằng trục đúc dẫn nhiệt hoặc bằng dòng khí nóng
nóng thổi trực tiếp vào giữa hai trục cán ép vật liệu và băng dán. Tùy vào cách thức
cấp nhiệt trong liên kết các lớp vật liệu mà phân biệt phương pháp dán ra thành các
dạng sau:
a. Phƣơng pháp dán tiếp xúc:

17