Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ dán tối ưu gia công sản phẩm thể thao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ dán
tối ưu gia công sản phẩm thể thao
TRẦN THÙY TRANG

Ngành Công nghệ May
Viện Dệt may-Da giầy & Thời trang

Giảng viên hướng dẫn:

PGS. TS. Phan Thanh Thảo

Bộ môn:

Công nghệ May & Thời trang

Viện:

Dệt may- Da giầy & Thời trang

Chữ ký của GVHD

HÀ NỘI, 6/2020
1


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : TRẦN THÙY TRANG
Đề tài luận văn: Nghiên cứu, xác định chế độ công nghệ dán tối ưu gia
công sản phẩm thể thao
Chuyên ngành: Công nghệ Vật liệu Dệt May
Mã số SV: CA180157

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận
tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 20 tháng
6 năm 2020 với các nội dung sau:
-

Chỉnh lại số liệu bảng 17 do lỗi chính tả (giá trị yếu tố nhiệt độ dán)

-

Chỉnh lại ghi chú thông tin thứ tự bảng từ trang 66 đến trang 68

-

Bỏ ghi chú tài liệu tham khảo phần mục lục

-

Bổ sung phần ghi chú ý về giá trị yếu tố công nghệ tại trang 58
Ngày 01 tháng 7 năm 2020

Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

2


LUẬN VĂN CAO HỌC
Biểu mẫu luận văn:
1. Bìa trước của Luận văn
2. Đề tài luận văn
3. “Lời cảm ơn” và “Tóm tắt luận văn”
4. Mục lục
5. Danh mục hình vẽ
6. Danh mục bảng biểu
7. Các chương thuộc nội dung luận văn
8. Tài liệu tham khảo
9. Phụ lục
10. Bìa cuối luận văn

Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên

3


Lời cảm ơn
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Phan Thanh Thảo, người thầy
đã tận tình hướng dẫn, giảng giải, truyền đạt những kiến thức cũng như động
viên tơi trong suốt q trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và các cán bộ công nhân viên ở Cơng

ty may Sơng Cơng 2, phịng thí nghiệm nội bộ thuộc Tổng Công ty Cổ phần Đầu
tư và Thương mại TNG đã tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ về máy móc, thiết bị,
ngun phụ liệu trong q trình thực hiện các mẫu thí nghiệm để tơi hồn thiện
đề tài.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã cùng
chia sẻ, động viên và tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn.

4


Tóm tắt nội dung luận văn
Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng riêng biệt và đồng thời của
các yếu tố công nghệ may - dán: nhiệt độ dán, tốc độ dán, lực nén trục lô và tốc
độ gió khị đến độ bền chống thấm, độ bền kéo đứt và độ bền kết dính của đường
liên kết may - dán sau giặt trong q trình gia cơng sản phẩm thể thao từ vải
chống thấm. Cấu trúc luận văn gồm ba chương lớn.
Chương đầu là phần nghiên cứu tổng quan, giới thiệu chung về vải tráng phủ,
băng dán, phương pháp liên kết và các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đường liên
kết. Với đường liên kết may- dán, các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến chất
lượng đường may- dán cũng được đề cập chi tiết.
Chương thứ hai đề cập đến đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu.
Đầu tiên, luận văn trình bày về mục tiêu và phạm vi nghiên cứu. Từ đó đối tượng
nghiên cứu được xác định và ba nội dung nghiên cứu được trình bày trong luận
văn như sau:
1. Xác định ảnh hưởng và mức độ ảnh hường của từng yếu tố công nghệ
dán: nhiệt độ dán, tốc độ dán, áp lực nén trực lơ, áp lực gió khị tới chất
lượng của đường dán thơng qua đánh giá độ bền kết dính của đường
may-dán.
2. Xác định hàm hồi quy thực nghiệm biểu thị quy luật ảnh hưởng giữa các
yếu tố: nhiệt độ dán, tốc độ dán, áp lực nén trực lơ, áp lực gió khị tới độ

bền kết dính của đường may-dán.
3. 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.
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp phân tích
phương sai cho trường hợp hai nhân tố, phương pháp quy hoạch thực nghiệm
trực giao đa biến, kết hợp với phần mềm Microsoft Excel 2013 và Design Expert
11.0 để xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm.
Kết quả đã xác định được các yếu tố công nghệ dán có ảnh hưởng quan trọng
đến độ bền chống thấm, độ bền kéo đứt và độ bền kết dính của đường liên kết
may - dán sau quá trình giặt. Kết quả nghiên cứu này là một chỉ dẫn hữu ích
trong thực tế sản xuất nhằm nâng cao chất lượng đường liên kết may - dán từ đó
tiết kiệm thời gian và chi phí trong thực tế sản xuất tại các doanh nghiệp may sản
5


phẩm thể thao nói chung và tại Cơng ty may Sông Công 2 thuộc Tổng Công ty
Cổ phần Đầu tư và Thương mại TNG nói riêng.
Qua q trình thực hiện luận văn, bản thân tôi đã trau dồi được rất nhiều kiến
thức, không chỉ áp dụng được các kiến thức đã học về chun mơn mà cịn học
hỏi thêm các kiến thức kỹ năng sử dụng phần mềm phân tích dữ liệu,... đặc biệt
là cải thiện mối quan hệ làm việc, uy tín trách nhiệm với nhà máy trực tiếp thực
hiện.
Từ khóa: đường liên kết dán, liên kết khơng may, vải chống thấm, băng dán
đường may, quần áo thể thao.
Sinh viên thực hiện
Ký và ghi rõ họ tên

6

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN................................................... 13
1.1

Giới thiệu chung về vải tráng phủ ............................................................ 13
Khái niệm, phân loại vải tráng phủ ........................................... 13
Cấu trúc vải tráng phủ ............................................................... 14
Tính chất cơ lý của vải tráng phủ .............................................. 23
Ứng dụng của vải tráng phủ ...................................................... 25

1.2

Phương pháp liên kết vải tráng phủ trong may mặc ................................ 27
Phương pháp hàn....................................................................... 27
Phương pháp dán....................................................................... 30
Phương pháp kết hợp may- dán ................................................ 33
Phương pháp kết hợp hàn- dán ................................................. 34

1.3

Giới thiệu về băng dán ............................................................................. 35
Phân loại băng dán theo chức năng sử dụng ............................. 35
Phân loại băng dán theo số lớp ............................................... 37

1.4

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đường liên kết may- dán...................... 38
Ngoại quan đường liên kết ........................................................ 39
Độ bền giặt ................................................................................ 40

Độ chống thấm nước ................................................................. 40
Độ bền kết dính ......................................................................... 41

1.5

Các yếu tố cơng nghệ ảnh hưởng đến chất lượng đường may- dán ......... 42

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ................................................................................... 44
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ..................................................................................................................... 45
2.1

Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu .............................................................. 45

2.2

Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 45
7


Sản phẩm lựa chọn nghiên cứu ................................................. 46
Vải tráng phủ ............................................................................. 48
Băng dán ................................................................................... 48
Kết cấu đường liên kết may- dán .............................................. 49
Thiết bị thí nghiệm .................................................................... 49
2.3

Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 50

2.4

Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 51
Phương pháp thiết kế thí nghiệm và tối ưu hóa ........................ 51
Lựa chọn giá trị các yếu tố công nghệ dán ............................... 59
Phương pháp thí nghiệm ........................................................... 61
Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm ...................................... 63

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................................... 65
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN ........................... 66
3.1

Kết quả ảnh hưởng riêng biệt của từng yếu tố công nghệ dán đến độ bền

kết dính của bề mặt chi tiết dán............................................................................ 66
Ảnh hưởng của nhiệt độ dán đến độ bền kết dính của đường
may-dán

67
Ảnh hưởng của tốc độ dán đến độ bền kết dính của đường may-

dán

67
Ảnh hưởng của lực nén trục lơ đến độ bền kết dính của đường

may-dán

68
Ảnh hưởng của áp lực gió khị đến độ bền kết dính của đường

may-dán

69

3.2

Ảnh hưởng đồng thời của 4 yếu tố đến độ bền kết dính của đường may-

dán

69

3.3

Xác định giá trị tối ưu của các thông số công nghệ dán đảm bảo độ bền

kết dính của bề mặt chi tiết là lớn nhất ................................................................ 76
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ................................................................................... 78
8


KẾT LUẬN ......................................................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 81
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 83

9


DANH MỤC HÌNH
Hình 1:Một số kiểu dệt thoi và dệt kim ............................................................... 14

Hình 2: Ảnh chụp lớp tráng PU. .......................................................................... 19
Hình 3: Cấu trúc vải tráng PU .............................................................................. 19
Hình 4: Ảnh chụp lớp tráng PTFE của GoreTex ................................................. 20
Hình 5: Mặt cắt ngang vải tráng phủ sử dụng màng PTFE.................................. 21
Hình 6: Cấu trúc vải tráng phủ chống thấm thống khí ....................................... 22
Hình 7: Lều bạt sử dụng vải chống thấm ............................................................. 26
Hình 8: Một số trang phục thể thao sử dụng vải chống thấm .............................. 27
Hình 9: Nguyên lý hoạt động của máy hàn siêu âm ............................................ 29
Hình 10: Mối hàn siêu âm điểm ........................................................................... 29
Hình 11: Đường hàn siêu âm lăn ......................................................................... 29
Hình 12: Phương pháp dán tiếp xúc ..................................................................... 31
Hình 13: Một số hình ảnh về đường dán .............................................................. 32
Hình 14: Phương pháp dán bằng khí nóng........................................................... 32
Hình 15: Các đường liên kết dán thường gặp ...................................................... 33
Hình 16: Cấu trúc đường may- dán ...................................................................... 34
Hình 17: Quy trình hàn- dán ................................................................................ 34
Hình 18: Cấu trúc các loại băng dán theo số lớp ................................................. 38
Hình 19. Hình ảnh mô tả tiêu chuẩn đánh giá ngoại quan sau may và trước khi ép
băng lên đường may ............................................................................................. 39
Hình 20: Hỉnh ảnh mô tả tiêu chuẩn đánh giá ngoại quan sau ép băng ............... 40
Hình 21:Máy kiểm tra độ bền kết dính của băng dán- vật liệu ............................ 41
Hình 22: Kết quả kéo tách băng dán ra khỏi vật liệu .......................................... 42
Hình 23: Hình ảnh sản phẩm mã hàng 305122 Black......................................... 47
Hình 24: Các vị trí có kết cấu may- dán trên sản phẩm ....................................... 47
Hình 25: Kết cấu đường liên kết may- dán .......................................................... 49
Hình 26 : Đồ thị 3D thể hiện ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ dán và tốc độ dán
đến độ bền kết dính .............................................................................................. 72
10

Hình 27: Đồ thị 3D thể hiện ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ dán và lực nén
trục lô đến độ bền kết dính. .................................................................................. 73
Hình 28: Đồ thị 3D thể hiện ảnh hưởng đồng thời của nhiệt độ dán và áp lực gió
khị đến độ bền kết dính.. ...................................................................................... 74
Hình 29: Đồ thị 3D thể hiện ảnh hưởng đồng thời của tốc độ dán và lực nén trục
lô đến độ bền kết dính. ......................................................................................... 74
Hình 30: Đồ thị 3D thể hiện ảnh hưởng đồng thời của tốc độ dán và áp lực gió
khị đến độ bền kết dính. ....................................................................................... 75
Hình 31: Đồ thị 3D thể hiện ảnh hưởng đồng thời của lực nén trục lơ và áp lực
gió khị đến độ bền kết dính. ................................................................................ 76

11


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Tính chất vật lý của các loại xơ .............................................................. 15
Bảng 2: Tính chất hóa học của các loại xơ .......................................................... 16
Bảng 3: Tính chất một số loại nhựa tráng phủ ..................................................... 18
Bảng 4: Các yếu tố tạo nên tính chất của vải tráng phủ ....................................... 24
Bảng 5: Thơng số kỹ thuật vải sử dụng thí nghiệm ............................................. 48
Bảng 6: Thông số kỹ thuật băng dán.................................................................... 48
Bảng 7: Thiết bị thí nghiệm và thơng số kỹ thuật ................................................ 49
Bảng 8: Khoảng biến thiên của các yếu tố cơng nghệ dán nghiên cứu................ 59
Bảng 9: Gía trị thay đổi của yếu tố nhiệt độ dán.................................................. 60
Bảng 10: Gía trị thay đổi của yếu tố tốc độ dán ................................................... 60
Bảng 11: Gía trị thay đổi của yếu tố lực nén trục lơ ............................................ 60
Bảng 12: Gía trị thay đổi của yếu tố áp lực gió khị ............................................ 60
Bảng 13: Khoảng biến thiên (biến thực và biến mã hóa) của các yếu tố công nghệ
dán ........................................................................................................................ 61
Bảng 14: Bảng theo dõi mẫu thí nghiệm .............................................................. 62

Bảng 15: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bền kết dính khi thay đổi từng
yếu tố công nghệ dán............................................................................................ 66
Bảng 16: Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ dán .... 67
Bảng 17: Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố tốc độ dán ........ 67
Bảng 18: Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố lực nén trục lô tới
.............................................................................................................................. 68
Bảng 19: Kết quả phân tích ANOVA về ảnh hưởng của yếu tố áp lực gió khị tới
.............................................................................................................................. 69
Bảng 20: Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ bền kết dính khi thay đổi đồng
thời 4 yếu tố cơng nghệ dán ................................................................................. 70

12


CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu chung về vải tráng phủ
Khái niệm, phân loại vải tráng phủ [1] [2] [3]
Vải tráng phủ là loại vật liệu nhiều lớp, trong đó lớp vải dệt thoi, dệt kim
hoặc vải khơng 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 khơng 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 các tính năng đặc biệt như: khả năng
chống lại sự thấm của nước, dung dịch lỏng; chống lại các tác động của môi
trường 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 loạichất phủ hoặc nhiều loại khác nhau cho mỗi bên.
Hiện nay trên thị trường có các loại vải tráng phủ sử dụng trong may mặc
như sau:

-

Vải tráng phủ (coating fabric)
+ Vải có lớp tráng phủ trắng (White coating)
+ Vải có lớp tráng phủ trong suốt (Transparent coating)

-

Vải tráng phủ có lớp màng tráng phủ (Lamination)
+ Vải 2 lớp: vải được tạo ra từ lớp vải nền và 1 lớp màng polymer
+ Vải 2.5 lớp: giống như vải hai lớp nhưng có thêm 1 lớp in trang trí trên
lớp màng polymer.
+ Vải 3 lớp: là loại vải được tạo ra mà lớp màng polymer nằm giữa 2 lớp
vải.

-

Vái tráng phủ chống thấm thống khí là loại vải có khả năng ngăn khơng khí
(gió) và nước thâm nhập chúng, trong khi cho phép hơi nước truyền qua
(thống khí). Với vải tráng phủ chống thấm thống khí, trên màng phủ có lỗ
hổng tế vi thốt khí phân bố trên phạm vi hẹp từ 0,1 đến 10 µm. Thơng

13


thường những màng vi thốt khí này phải có 1-2 tỉ lỗ nhỏ trên một cm2 diện
tích màng có độ dày 10-15 µm.
Cấu trúc vải tráng phủ [1]
Cấu trúc của vải tráng phủ gồm lớp vải nền và một hoặc nhiều lớp nhựa
polymer tráng phủ lên bề mặt vải nền đó. Vải nền dùng để tráng phủ góp một

phần quan trọng, quyết định một số tính chất của vải tráng phủ.
Tuỳ theo mục đích sử dụng của sản phẩm mà ta lựa chọn các loại nguyên
liệu xơ sợi có cấu trúc và tính chất khác nhau cũng như cơng nghệ sản xuất vải
nền khác nhau nhằm tạo ra các loại vải nền có cấu trúc và tính chất như mong
muốn.
1.1.2.1. Vải nền [1]
a. Cấu trúc: Vật liệu dùng làm vải nền có thể là vải dệt thoi, dệt kim hoặc
khơng dệt.

Hình 1:Một số kiểu dệt thoi và dệt kim

b. Thành phần cấu tạo
- Các loại xơ, sợi tự nhiên:
+ Có nguồn gốc thực vật: bơng, bơng gịn, 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: amiante là một silicate.
- 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.
14


c. Tính chất vật lý và hóa học của các sợi nền
Bảng 1: Tính chất vật lý của các loại xơ
Loại xơ
Tính chất

Rayon

Cotton

Nylon

Visco

Axetat

Cấp
thơng
dụng

Cấp
cơng
nghiệp

Polyester
Xơ
Xơ ngắn
có độ
thơng
bền
dụng
cao

Polypropylene
Xơ đa
xợi

Xơ

ngắn

Xơ có
độ bền
cao

Aramid
(Nomex)

Tỷ trọng riêng

1.52–
1.55

1.52

1.32

1.14

1.14

1.36

1.36

0.90

0.90

0.90

1.38

Độ bền kéo gam/denier

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

Độ bền đứt

4–13

10–30

25–50

26–32

14–22

10–40

—

15–35

20–35

15–25

22

Độ hồi ẩm ở 210C, 65%
RH

8.5

≅13

6.3–
6.5

4

4

0.4

0.4

Không Không Không
đáng
đáng
đáng
kể
kể
kể

5–5.2

—
—
160–175°C

370°C
~500°C
Phân hủy

Ảnh hưởng của nhiệt

độ:
-Độ chịu nhiệt
-Nhiệt độ phân hủy
-Nhiệt nóng chảy

150°C
230°C
Phân
hủy

150°C °
210°C
Phân hủy

180°C
—
250°C (nylon 66)
215°C (nylon 6)

180°C
—
250°C

15


Bảng 2: Tính chất hóa học của các loại 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

Thối hóa đáng
kể dưới ánh
sáng mặt trời

Ít thối hóa trong
bóng râm, thối hóa

dưới ánh sáng mặt
trời trực tiếp

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

Khả năng chống
thối hóa là tuyệt
vời

Ảnh hưởng
của vi sinh
vật

Nấm mốc, vi sinh vật
phân hủy các chất xơ

Khả năng
chịu hơn
bông

Kháng

Kháng

Kháng

Kháng

Ảnh hưởng
của axit

Hủy các chất xơ, axit
vơ cơ làm thối hóa
dễ dàng hơn so với
các axit hữu cơ

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

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

Kháng axit
tuyệt vời

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

Giống
như bông

Hầu như khơng
có ảnh hưởng

Khả năng chịu kiềm ở
nhiệt độ phịng,
nhưng thủy phân
thối hóa xảy ra ở
nhiệt độ sơi

Khả năng chống kiềm

Khả năng chống
kiềm

Giống
như bơng

Benzen,
chloroform,
acetone và este
làm khơng ảnh
hưởng, nhưng
hịa tan trong
phenol và axit
mạnh

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

Khơng hịa tan trong
các dung mơi hữu cơ ở
Kháng với hầu
nhiệt độ phòng; tan
hết các dung mơi
trong decalin, tetralin
hữu cơ
nóng; bị tấn cơng bởi
tác nhân ơxi hóa

Ảnh hưởng
của kiềm

Ảnh hưởng
của dung
mơi và
chất oxy
hóa

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

Giống
như bơng

16


d. Các thông số quan trọng của vải nền [1] [3]
- Tính chất cơ học tốt: độ đàn hồi, độ giãn dài lúc nghỉ, cường độ, khả năng
chống ma sát.
- Loại sợi: sợi cần có độ bám dính tốt. Với vật liệu polymer mỏng có lớp lơng
ngắn hoặc sợi cắt cần chú ý vì sợi có thể đâm xun 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 màng phủ [2]
a. Lớp phủ polymer
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.
-

Nhựa Poliuretan PU tạo cho vải có khả năng chống thấm nước mà vẫn giữ
được tính mềm mại và chịu được ở một khoảng nhiệt độ thay đổi rộng.

-

Nhựa Polivinylclorua PVC sử dụng cho mục đích chống thấm tốt, giá thành
thấp, có độ chống cháy, tuy nhiên vải tráng phủ thường có trọng lượng nặng.

17


-

Hợp chất Silicon dùng cho sản xuất những vải không thấm nước, không thấm
các dung dịch trọng lượng nhẹ, chúng có thể chịu đựng được ở các nhiệt độ
thấp và nhiệt độ cao, có thể sử dụng trong cơng nghiệp thực phẩm và y tế.

-

Nhựa Polyetylen có khả năng chịu hóa chất tốt.
Bảng 3: Tính chất một số loại nhựa tráng phủ
Vật liệu

Ưu điểm

PUTồn tại ở nhiều dạng khác

Polyuretha nhau như dung dịch, dạng
ne
keo, dạng lát mỏng, co giãn
đàn hồi tốt, chống chịu tốt
với thời tiết, chịu mài mịn,
thống khí

PTFEPolyetrafl
uoro
ethylene

Tên thương mại
Nhà cung cấp
Một số loại bị Witocoflex
mất màu và thủy (Baxenden),
phân, giá khá đắt Permuthanesolvent
based
(Stahl),
Permutex-water
based
(stahl),
Dicrylan (Ciba)
Giá thành rất đắt
Nhược điểm

Bền với axit, kiềm, các loại
hố chất, dung mơi, dầu, các
tác nhân oxi hóa và thời tiết,
thống khí,
Khơng dính, khoảng nhiệt

độ chịu đựng có thể lên tới
260oC
PVC- Poly Chống cháy, bền mài mòn,
Bị nứt vỡ khi Acrylon, lutofan
vynyl
nhiệt độ lạnh, độ (Bayer/Huls)
clorua
bền khơng cao
với nhiệt độ và
lão hóa
Hợp chất Khơng mùi, bền hóa chất và Bám bẩn, khó Wacker,
Silicone
các vi khuẩn hữu cơ, bền xé, dán và in, giá Dicrylan (Ciba)
khó bị thủng đối với vải thành cao.
tráng phủ, có thể kết hợp với
acrylic và PU tạo màng
tráng phủ thoáng khí.
Cao su tự Độ giãn cao
Độ bền ánh sáng, Acrlonirile
nhiên
oxi hóa khơng (clariant),
cao
Vibatex (Ciba)
PE
Bền axit, kiềm, hóa chất, Nhiệt độ nóng
nhẹ, giá thành rẻ
chảy thấp, khả
năng chống cháy
thấp, dễ bị lão
hóa

Hầu hết các loại vải đang sử dụng hiện nay trên thị trường là Polyurethan
(PU) và PTFE (Gore) do khả năng thơng thống khí cao, nghĩa là trên màng phủ

18


có lỗ hổng tế vi thốt khí phân bố trên phạm vi hẹp từ 0,1 đến 10 µm. Thơng
thường những màng vi thốt khí này phải có 1-2 tỉ lỗ nhỏ trên một cm2 diện tích
màng có độ dày 10-15 µm.
Màng PU [2]
Polyuretan là nhựa tổng hợp, trong mạch đại phân tử của nó có chứa các
nhóm hydrocacbon liên kết với nhau bằng nhóm uretan có cơng thức cấu tạo:

Hình 2: Ảnh chụp lớp tráng PU.
Nhiệt độ nóng chảy của nhựa PU: 120o- 200oC; Nhựa PU sử dụng tráng phủ
vải có độ tinh thể cao trong cấu trúc, nhiệt độ nóng chảy T nc = 184o C, khối
lượng riêng d = 1,21g/cm3.
Ưu điểm chủ yếu của nhựa PU sử dụng trong tráng phủ vải là có độ bền kết
dính giữa lớp vải nền và lớp nhựa tráng phủ cao, màng phủ có độ bền cơ học cao,
độ bền lão hố tốt, khả năng thay đổi tính chất rộng, có độ bền ma sát tốt, tính
chất lý hóa tốt, có khả năng chịu thời tiết và đàn tính. Nhược điểm lớn nhất của
nhựa PU là khả năng bắt lửa và tính độc hại của dung môi.
Hơi nước
Nước
mưa

Lớp nền
Vải dệt thoi/dệt kim

Hơi ẩm

Chất lỏng

Lớp tráng PU

Hình 3: Cấu trúc vải tráng PU [2]

19


Màng PU mềm dẻo, có cấu trúc đa dạng. Màng PU có lỗ tế vi thốt hơi
được tạo thành nhờ kết hợp nhiều công nghệ khác nhau tạo ra những màng phủ
có lỗ siêu nhỏ kích thước khoảng 0,1-10 µm. Tuy nhiên, màng PU có lỗ hổng tế
vi có khả năng thoát hơi nước nhưng đồng thời khả năng chống thấm nước giảm
trong quá trình sử dụng do các tạp bẩn bao gồm các cặn mồ hôi phân tán vào các
lỗ nhỏ. Nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách phủ lên trên cùng một
lớp màng ưa nước cứng mỏng liên tục.
Màng PTFE (polytetrafluoroethylene)
Công thức phân tử của PTFE có dạng:

-

Nhựa PTFE có tính chất trơ, kỵ nước với những cấu trúc lỗ mở

Hình 4: Ảnh chụp lớp tráng PTFE của GoreTex
-

Màng PTFE rất mỏng (5 - 15 µm) có những lỗ siêu nhỏ. Các lỗ nhỏ này

nhỏ hơn kích thước giọt nước mưa là 20.000 lần, nhưng lớn hơn 700 lần so với
20

phân tử hơi nước do đó khơng thấm nước nhưng cho phép các phân tử hơi nước
đi qua. Vải có độ chống thấm nước và khả năng thống khí tốt. Màng PTFE còn
kết hợp với một lớp polyme mỏng ưa nước/kị dầu trên bề mặt tiếp xúc với cơ thể
có tác dụng chống sự dây bẩn của mồ hôi và nâng cao khả năng chống thấm chất
lỏng hữu cơ có sức căng bề mặt thấp. Hiện nay các sản phẩm của Gore đều được
tráng phủ bằng PTFE.

Hình 5: Mặt cắt ngang vải tráng phủ sử dụng màng PTFE
1.1.2.3. Cấu trúc của vải tráng phủ chống thấm thống khí [1]
Vải tráng phủ chống thấm thống khí thì có 2 dạng và chống thấm thống
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.
21


Hình 6: Cấu trúc vải tráng phủ chống thấm thống khí
PTFE và PU là các polyme thường được sử dụng nhất để chế tạo màng có lỗ
hổng tế vi. Ngồi ra, cịn 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
µm. Một phân tử hơi nước có đường kính 0.0004 µm. Những hạt mưa có đường
kính ít nhất 100 µm. Vì vậy, màng này có khả năng chống thấm nước nhưng vẫn

thống 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 thống 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 khơng có lỗ, khơng thấm
nước và khơng 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.
- 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 khơng khí tồn tại
22


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
Gore-Tex hiện đại thì khơng thấm nước với khơng khí nhưng khả năng thống
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 thống 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.
1.1.2.4. 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. Ngồi 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 mơi 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
hịa 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 q trình hịa 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.
Tính chất cơ lý của vải tráng phủ [1]
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 4.
23


Bảng 4: Các yếu tố tạo nên tính chất của vải tráng phủ [1]

STT

Tính chất

1
2
3

4
5
6
7
8
9
10
11

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
Chịu mài mòn
Chống tia hàn

12
13
14
15

X
X
X
X
X
X
X
X
—
—
X

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

—

—

X

X
—
—

—
—
—

X
X
X

Cấu trúc
chất nền

Cơng thức
—
—
—
X
X
X
X
X
X

X
X

Ghi chú: X: có ; — : khơng
- 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 mơi 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 cịn có

nhược điểm sau:
- Tính chịu nhiệt kém, dễ bị lão hóa do nhiệt, khả năng thốt khí, thốt 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 khơng khí càng giảm. Chúng ta biết rằng, q trình thẩm thấu
24


khơng khí xảy ra khi có sự chênh lệch áp suất. Đối với sản phẩm quần áo, khơng
khí thẩm thấu qua vải là do có sự chênh lệch áp suất giữa lớp khơng khí nằm
trong phần khơng gian giữa cơ thể và quần áo với khơng khí của mơi trường. Khi
đi qua vải, một phần khơng 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 khơng 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 ngun nhân ngăn cản sự lưu thơng của
khơng khí qua vải và làm cho vải ít thống khí như đã nêu ở trên [16].
Ứng dụng của vải tráng phủ
Hiện nay, vải tráng phủ chống thấm được sử dụng rộng rãi trong các ngành
công nghiệp ở nhiều lĩnh vực:
- 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…
- Nơng 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 thơng: lốp xe, túi khí, vải bọc ghế ơ 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 lơ, túi xách, quần áo khốc...

25