Trong những năm gần đây, với sự phổ biến của các hoạt động ngoài trời, nhu cầu về hàng dệt may có đặc tính chống thấm nước và chống bắn nước đã tăng lên đáng kể trong số người tiêu dùng. Quy trình chính hiện nay là đạt được hiệu suất chống thấm nước và chống bắn nước thông qua lớp phủ hoặc hoàn thiện màng, nhưng có những nhược điểm như quy trình phức tạp và quy trình xử lý dài. Xử lý hoàn thiện chống thấm nước không chứa flo trên vải mật độ cao có thể đạt được khả năng chống áp suất nước tĩnh cao, với quy trình ngắn, quy trình đơn giản và ưu điểm là chi phí thấp; Mặc dù hiệu suất chống áp suất nước tĩnh không tốt bằng phương pháp phủ hoặc cán màng, nhưng sau khi tối ưu hóa quy trình, khả năng chống áp suất nước tĩnh vẫn có thể đạt tới 5200Pa trở lên và có độ thoáng khí nhất định, phù hợp với các loại vải chức năng đặc biệt như áo choàng phẫu thuật, bộ đồ tấn công, quần áo leo núi và vải lều.
Nghiên cứu này đã chọn Công ty TNHH Công nghệ Polymer Tô Châu Leman làm chất chống thấm không chứa flo và sử dụng phương pháp nung ở nhiệt độ cao để xử lý chống thấm trên vải cotton nguyên chất mật độ cao. Nghiên cứu đã khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như thông số kỹ thuật của vải, nhiệt độ nung và thời gian nung đến khả năng chịu áp suất nước tĩnh của vải cotton nguyên chất, và cuối cùng đã hình thành một giải pháp hoàn chỉnh, thuận lợi cho sản xuất quy mô lớn!
1、 Vật liệu thử nghiệm
Vải: Vải cotton nguyên chất (29,2 tex x 29,2 tex, 472 x 315, dệt trơn, khối lượng đơn vị diện tích 220 g/m2);
Thuốc thử: Chất chống thấm không chứa flo
Dụng cụ: Máy sấy định hình liên tục, máy sấy khí nóng (Menfuji của Đức), lò sấy điện DHG-9140A, máy giặt SDLATLAS Vortex M6, máy kiểm tra độ ẩm vải YB813, máy đo độ thoáng khí kỹ thuật số áp suất nước tĩnh YG461E.
2、 Quy trình lưu chuyển
Cán nguội → ủ → kiềm hóa → nhuộm → chống thấm → nung.
3、 Giới thiệu về các phương pháp kiểm tra kết quả
Độ chống thấm nước: được đo theo tiêu chuẩn AATCC 22-2010 “Độ chống thấm nước: Thử nghiệm phun”. Cắt 3 mẫu (kích thước 17,78 cm x 17,78 cm) và đặt chúng ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn trong 4 giờ. Bơm 250 mL nước cất ở (27 ± 1) ℃ vào phễu của máy thử và phun lên mặt trước của mẫu. So sánh các mẫu ướt hoặc chấm trên mặt trước với hình ảnh đánh giá để đánh giá và ghi lại kết quả đánh giá của từng mẫu thử.
Khả năng giặt: Giặt tại nhà được thực hiện theo GB/T 8629-2017 “Quy trình giặt và sấy gia dụng để kiểm tra hàng dệt may”. Dung dịch được pha chế bằng chất tẩy rửa tiêu chuẩn 1g/L (AATCC 1993), với tỷ lệ pha là 1:30. Sau khi giặt ở 40℃ trong 8 phút, dung dịch được khử nước, tạo thành một lần giặt. Sau khi hoàn tất chương trình giặt, sấy khô trong lò ở nhiệt độ 100℃.
Quy trình giặt công nghiệp như sau: giặt sơ bộ (50L nước tinh khiết, giặt trong 3 phút, nhiệt độ nước 50℃) → giặt chính (80L nước tinh khiết, giặt trong 15 phút, nhiệt độ nước 60℃, 300g thuốc tẩy oxy, 400g bột giặt) → xả (50L nước tinh khiết, giặt trong 5 phút) → giặt trung hòa (50L nước tinh khiết, 200g axit trung hòa) → giặt bằng nước sạch (50L nước tinh khiết, giặt trong 5 phút).
Độ bền áp suất thủy tĩnh: được đo theo tiêu chuẩn AATCC 127-2018 “Thử nghiệm áp suất thủy tĩnh”. Cắt ba mẫu 200 mm x 200 mm chưa gấp và chưa bị nhiễm bẩn, đặt chúng ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn trong 4 giờ. Kiểm soát nhiệt độ nước tiếp xúc với mẫu đến (21 ± 2) ℃, lau khô bề mặt kẹp và đặt bề mặt thử nghiệm hướng về phía mặt nước. Sau khi kẹp, khởi động động cơ. Khi có sự thấm nước tại ba vị trí trên mẫu, ghi lại áp suất nước tĩnh tại thời điểm này, lặp lại ba lần và lấy giá trị trung bình để xác định độ bền áp suất nước tĩnh của mẫu.
4、 Ảnh hưởng của quá trình chống thấm đến hiệu quả chống thấm
Khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng của phương pháp kéo giãn và nung một bước và phương pháp kéo giãn và nung hai bước đến hiệu quả chống thấm. Trong phương pháp một bước, sử dụng máy kéo giãn và định hình. Sau khi vải được cuộn lại, vải được đưa vào phòng sấy của máy định hình và quá trình sấy và nung được thực hiện đồng thời để có hiệu suất sản xuất cao, phù hợp với hầu hết các quá trình hoàn thiện chống thấm. Phương pháp kéo giãn và nung hai bước sử dụng máy kéo giãn và định hình để sấy vật liệu đã cuộn, sau đó là nung. Quá trình này có độ ổn định cao. Quy trình kéo giãn và nung một bước: tẩm máy kéo giãn và cán, chất chống thấm không chứa flo 80g/L, nhiệt độ 170℃, thời gian 3,5 phút. Quy trình kéo giãn và nung hai bước: phụ gia cán nhúng máy kéo giãn (chất chống thấm không chứa flo 80g/L, nhiệt độ sấy 120℃, thời gian sấy 60 giây) → nung (nhiệt độ 170℃, thời gian 3 phút). Kết quả xử lý chống thấm trên vải cotton nguyên chất bằng các quy trình chống thấm khác nhau được thể hiện ở Bảng 1.
Từ Bảng 1, có thể thấy hiệu suất chống thấm nước của phương pháp kéo giãn và nung một bước không khác biệt đáng kể so với phương pháp kéo giãn và nung hai bước, nhưng hiệu suất chống thấm nước tĩnh lại thấp hơn đáng kể so với phương pháp kéo giãn và nung hai bước. Điều này là do phương pháp một bước nung trực tiếp ở nhiệt độ cao, ngay cả khi tốc độ xe giảm và thời gian thấm của chất làm việc được kéo dài, chất làm việc vẫn không thể thấm hoàn toàn vào vải, và chất chống thấm không chứa flo sẽ liên kết chéo trên bề mặt vải, ảnh hưởng đến khả năng chống thấm nước tĩnh của vải. Do đó, quyết định sử dụng phương pháp kéo giãn và nung hai bước để gia công vải cotton nguyên chất có khả năng chống thấm nước tĩnh cao.
5、Ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật tổ chức vải khác nhau đến hiệu quả chống thấm nước
Xét đến việc vải có khả năng chống chịu áp lực nước tĩnh cao thường được sử dụng cho mục đích mặc ngoài trời và chức năng, khối lượng trên một đơn vị diện tích của vải được giới hạn ở (200 ± 20) g/m2. Các thông số kỹ thuật được chọn là cotton nguyên chất 29,2 tex x cotton nguyên chất 29,2 tex, 472 x 315 và tổ chức thiết kế là trơn, vân chéo 2/1, trọng lượng sợi ngang phẳng và vuông. Áp dụng quy trình xử lý hai bước là kéo giãn và nung, chất lỏng làm việc chống thấm là 80g/L chất chống thấm không chứa flo, với hai lần ngâm và hai lần cán, và tỷ lệ dư cán là 65%; Sấy ở 120 ℃ và sau đó nung ở 170 ℃ trong 3 phút. Ảnh hưởng của các cấu trúc vải khác nhau đến hiệu suất chống thấm được thể hiện trong Bảng 2.
Từ Bảng 2, có thể thấy rằng khi số lượng sợi vải và mật độ sợi dọc/sợi ngang không đổi, chỉ cần thay đổi kiểu tổ chức sẽ dẫn đến những thay đổi đáng kể về khả năng chống thấm nước và khả năng chống áp suất nước tĩnh của vải. Được xếp hạng theo thứ tự giảm dần về hiệu suất vượt trội: dệt trơn, dệt vân chéo 2/1, dệt phẳng trọng lượng sợi ngang, dệt vân chéo 3/1 và dệt vuông. Vải dệt trơn có thể đạt được khả năng chống áp suất nước tĩnh là 5200 Pa, trong khi các loại vải khác chưa đạt đến 5200 Pa. Điều này cho thấy ảnh hưởng của cấu trúc vải đến khả năng chống áp suất nước tĩnh là rất rõ ràng. Vải dệt trơn có khả năng chống áp suất nước tĩnh tốt nhất vì có nhiều điểm đan xen nhất và ít lỗ chân lông hơn. Để nghiên cứu sâu hơn mối quan hệ giữa các thông số kỹ thuật tổ chức và khả năng chống áp suất nước tĩnh của vải, mật độ sợi dọc và sợi ngang đã được thay đổi trong khi số lượng sợi và kiểu tổ chức vẫn không đổi. Khả năng chống thấm nước và khả năng chống áp suất nước tĩnh của vải đã được thử nghiệm riêng biệt và kết quả được thể hiện trong Bảng 3.
Từ Bảng 3, có thể thấy rằng đối với cấu trúc dệt trơn 29,2 tex x 29,2 tex, khi mật độ mô tăng, khả năng chống chịu áp suất nước tĩnh của vải cũng tăng theo. Khi mật độ đạt 472 x 315, khả năng chống chịu áp suất nước tĩnh đạt trên 520 Pa. Trên cơ sở này, việc tăng mật độ vải dẫn đến độ khó dệt tăng tuyến tính, trong khi khả năng chống chịu áp suất nước tĩnh không được cải thiện đáng kể. Sau khi xem xét toàn diện, vải dệt trơn làm từ cotton nguyên chất 29,2 tex x cotton nguyên chất 29,2 tex và 472 x 315 cuối cùng đã được chọn làm thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho loại vải chịu áp suất nước tĩnh cao này.
6、 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung đến hiệu quả chống thấm
Thời gian và nhiệt độ nung có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả chống thấm. Áp dụng công nghệ xử lý hai bước: kéo giãn → nung, ngâm máy kéo giãn và cán, chất chống thấm không chứa flo 80g/L, nhiệt độ sấy 120℃, thời gian sấy 60 giây. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung đến khả năng chống thấm và chịu áp lực nước tĩnh đã được nghiên cứu, kết quả được thể hiện trong Bảng 4.
Từ Bảng 4, có thể thấy rằng khi nhiệt độ nướng tăng, khả năng chống áp suất nước tĩnh và khả năng chống thấm nước của vải cũng tăng. Bởi vì trong quá trình nướng, nhiệt độ càng cao, sự sắp xếp đều đặn của các nhóm kỵ nước trên bề mặt sợi; Điều kiện nhiệt độ cao cũng có lợi cho việc giải phóng các nhóm isocyanate bởi các tác nhân liên kết ngang, cải thiện mức độ liên kết ngang giữa isocyanate và các nhóm kỵ nước và – OH, và tăng cường khả năng chống áp suất nước tĩnh. Khi nhiệt độ nướng là 170 ℃, việc tiếp tục tăng nhiệt độ sẽ dẫn đến sự gia tăng hạn chế khả năng chống áp suất nước tĩnh và khả năng chống thấm nước. Do đó, nhiệt độ nướng được xác định là 170 ℃. Dựa trên thí nghiệm trên, nhiệt độ nướng được xác định là 170 ℃ và ảnh hưởng của thời gian nướng đến khả năng chống thấm nước và khả năng chống áp suất nước tĩnh đã được nghiên cứu. Kết quả được thể hiện trong Bảng 5.
Từ Bảng 5, có thể thấy rằng khi thời gian nướng kéo dài, hiệu suất chống thấm nước liên tục được cải thiện. Điều này là do thời gian nướng kéo dài, liên kết chéo giữa các nhóm isocyanate và nhóm kỵ nước trên bề mặt sợi trở nên hoàn thiện hơn. Việc nướng trong thời gian dài cũng cung cấp đủ thời gian để các nhóm kỵ nước được sắp xếp theo thứ tự trên bề mặt sợi. Khi thời gian nướng là 3 phút, hiệu suất chống thấm nước đạt 100 điểm và khả năng chịu áp suất nước tĩnh đạt 5200Pa trở lên; tiếp tục kéo dài thời gian, sự cải thiện về khả năng chống thấm nước và khả năng chịu áp suất nước tĩnh bị hạn chế. Do đó, thời gian nướng được xác định là 3 phút.
7、 Kết luận
(1) Đã tiến hành nghiên cứu công thức của dung dịch làm việc chống thấm nước. Sau khi nung đủ thời gian, vải cotton nguyên chất có thể chịu được áp suất nước tĩnh lên đến 5200Pa và có khả năng chống giặt tốt. Ngay cả sau 30 lần giặt bằng nước trong điều kiện giặt giũ gia đình, vải vẫn có khả năng chống áp suất nước tĩnh và chống thấm nước tuyệt vời.
(2) Quá trình kéo giãn → nung như sau: máy kéo giãn nhúng phụ gia cán (80g/L chất chống thấm không chứa flo, nhiệt độ sấy 120℃, thời gian sấy 60 giây) → nung (nhiệt độ 170℃, thời gian 3 phút).
Thời gian đăng: 26-06-2024