BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HOÀN TẤT VẢI CHỐNG TIA UV NGÀNH: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY MÃ SỐ: TRẦN DUY LẠC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS CAO HỮU TRƯỢNG HÀ NỘI 2007 Luận văn cao học Lời cam đoan Luận văn hoàn thành nội dung tiến độ thực Đây kết nỗ lực giáo viên học viên Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu thân trình học tập Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Nếu luận văn chép của công trình khác xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Tác giả: Ks Trần Duy Lạc Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU Chương 1: Tæng Quan 1.1 Lý thuyết tác động tia UV người 1.1.1 Đặc điểm phân loại xạ UV 1.1.2 Phân loại loại da 1.1.3 Tác hại tia UV da 1.1.4 Nguyên lý gây tác hại 10 1.2 Khả vật liệu dệt ngăn ngừa tia UV 12 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu chống tia UV vải 15 1.3.1 Yếu tố cấu trúc chất xơ sợi vải 15 1.3.2 Yếu tố thuốc nhuộm 18 1.3.3 Yếu tố chất hoàn tất 21 24 1.4 Bản chất ngăn ngừa tia UV hóa chất sử dụng 1.4.1 Phân loại hóa chất sử dụng chống tia UV cho vật liệu dệt 24 1.4.2 Yêu cầu hóa chất chống tia UV cho vật liệu dệt 24 1.4.3 Đặc điểm hóa chất chống tia UV cho vật liệu dệt 25 Bản chất ngăn ngừa tia UV hóa chất 30 1.4.4 Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 1.5 Các phương pháp xử lý chống tia UV cho vật liệu dệt 32 1.5.1 Phương pháp tận trích 32 1.5.2 Phương pháp ngấm ép 33 1.5.2.1 Phương pháp cuộn ủ 34 1.5.2.1 Phương pháp ngấm ép gia nhiệt khô 35 1.5.2.1 Phương pháp ngấm ép chưng hấp 36 1.5.3 Phương pháp tráng phủ sol-gel 36 1.5.2.1 Phương pháp lắng plasma 39 1.6 Sản phẩm dệt may chống tia UV 39 1.7 43 Phương pháp đánh giá khả chống tia UV vải 1.8 Kết luận phần tổng quan 47 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 2.1 Nội dung nghiên cứu đối tượng nghiên cứu 49 2.1.1 Nội dung nghiên cứu 49 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 49 2.1.2.1 Chất hoàn tất chống tia UV sử dụng 2.1.2.2 Lựa chọn vải sử dụng 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thực nghiệm xử lý hoàn tất mẫu vải 2.2.1.1 Đơn công nghệ Ngành CN Vật liệu – Dệt 49 50 51 51 51 Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 2.2.1.2 Thiết bị 52 2.2.1.2 Quy trình công nghệ 52 2.2.2 Phương pháp thực nghiệm xác định khả chống tia UV 52 vải 2.2.3 Nghiên cứu xây dựng công nghệ phương pháp quy 54 hoạch thực nghiệm 2.2.3.1 Giới thiệu phương pháp 54 2.2.3.2 Lựa chọn biến số công nghệ vùng biến thiên 59 biến số 2.2.2.3 Xác định hàm mục tiêu (các thông số đo) 2.2.4 Bố trí thí nghiệm 61 61 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 63 3.1 Các kết thực nghiệm 63 3.2 Tính toán xử lý kết thực nghiệm 66 3.3 Biện luận kết 71 3.4 Kết luận 75 KẾT LUẬN CHUNG 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT EU: (European Union) Khối liên hiệp chung Châu Âu Ne: Chi số sợi Anh OWF: (of weight fibre) Nồng độ phần trăm tính theo khối lượng vật liệu dệt PA: Vật liệu Polyamit PET: vật liệu polyeste Sol-gel: Tên phương pháp xử lý tráng phủ SPF: (Sun Protection Factor) Hệ số bảo vệ chống nắng UPF: (Ultraviolet Protection Factor) Hệ số bảo vệ chống lại tia cực tím Hệ số thường hiểu SPF UV: (Ultraviolet) Bức xạ cực tím 10 UV-A: Vùng xạ cưc tím có dải bước sóng khoảng từ 320 - 400 nm 11 UV-B: Vùng xạ cực tím có dải bước sóng khoảng từ 280 - 320 nm 12 UV-C:Vùng xạ cực tím có dải bước sóng nhỏ 280 nm Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN Bảng 1-1 Nội dung Trang Cường độ phân loại xạ bề mặt trái đất chiếu bình thường vào mùa hè 1-2 Phân loại da theo nhạy cảm với tia UV 1-3 Chỉ số chống tia UV số vải dệt từ sợi thiên nhiên 13 1-4 Chỉ số chống tia UV số vải dệt từ sợi tổng hợp 14 1-5 Chỉ số chống tia UV vải không nhuộm 16 1-6 Giá trị UPF số loại vải 18 1-7 1-8 1-9 1-10 Hệ số SPF loại vải cotton nhuộm thuốc nhuộm Cibacron, có xử lý không xử lý chất hấp thụ tia UV Hệ số SPF loại vải polyeste nhuộm màu với nồng độ khác nhau, có xử lý không xử lý chất hấp thụ UV Phân loại khả chống tia UV sản phẩm dệt may Các tiêu chuẩn quần áo bảo vệ chống tia UV từ mặt trời 20 21 42 45 2-1 Kết thử nghiệm lựa chọn vải 50 2-2 Số lượng thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm 59 2-3 3-1 3-2 3-3 3-4 Bố trí thí nghiệm theo mô hình tổ hợp quay trung tâm 62 cho hàm bậc có biến số Bảng tính giá trị SPF cho mẫu theo hướng ngang 63 Các thông số trình xử lý hoàn tất chống tia UV hệ số UPF vải Kết tính toán kiểm tra mức ý nghĩa hệ số hàm mục tiêu “hệ số UPF” Kết mẫu kiểm chứng Ngành CN Vật liệu – Dệt 65 67 73 Khóa 2005-2007 Luận văn cao học CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Hình Nội dung Trang 1-1 Sự tác động tia UV-A UV-B 1-2 Bức xạ UV xuyên vào da 1-3 Ung thư biểu mô tế bào hình vảy 1-4 Ung thư da ác tính 1-5 Năng lượng bước sóng tương đương với lượng phá vỡ liên kết C=O, C=C, C-H, C-N vùng UV 10 1-6 Đột biến ADN tác động tia UV 11 1-7 Sự hấp thụ truyền qua vải tia UV 12 1-8 1-9 1-10 1-11 Minh họa mối quan hệ số SPF cao tác nhân che phủ bên Ảnh hưởng thuốc nhuộm giá trị SPF vải Phổ truyền qua (T%) vải vải len, tơ tằm trước sau xử lý chất hấp thụ tia UV Phổ truyền qua (T%) vải polyeste polyamit trước sau xử lý chất hấp thụ tia UV 17 19 22 23 1-12 Cấu trúc chất hấp thụ tia UV cho vải tổng hợp 26 1-13 Cấu trúc chất hấp thụ tia UV cho vải tự nhiên 26 1-14 1-15 1-16 1-17 Sơ đồ minh họa chuyển hóa lượng xạ UV dẫn xuất Bezophenone Phổ truyền qua chất TiO2 31 Sơ đồ minh họa quy trình tận trích chất chống tia uV vải nylon Sơ đồ quy trình ngấm ép cuộn ủ Ngành CN Vật liệu – Dệt 30 33 34 Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 1-18 Sơ đồ quy trình ngấm ép gia nhiệt khô 35 1-19 Sơ đồ quy trình ngấm chưng hấp 36 1-20 Sơ đồ chế trình sol-gel 37 1-21 Nhãn mác sản phẩm vải chống tia UV 42 2-1 Hình ảnh vải 51 3-1 Đồ thị phổ truyền qua vải trước (Mo) sau xử lý (M1) Ngành CN Vật liệu – Dệt 74 Khóa 2005-2007 Luận văn cao học PHẦN MỞ ĐẦU Trong năm gần giới có phát triển vượt bậc hầu hết lĩnh vực đặc biệt khoa học kĩ thuật mà muốn chinh phục vũ trụ người phát huy mạnh mẽ Bên cạnh việc phát triển vô hữu ích khoa học nhu cầu bảo vệ sức khoẻ cao hơn, đòi hỏi điều kiện môi trường sống bảo vệ tốt Đối với ngành Dệt may nói riêng quần áo trang phục làm đẹp mà đạt yêu cầu bảo vệ sức khoẻ có khả chống chịu điều kiện làm việc sinh sống hoàn cảnh cụ thể, chẳng hạn làm việc môi trường nhiệt độ cao đòi hỏi có quần áo cách nhiệt chống cháy, làm việc môi trường hoá chất độc hại có trang phục bảo vệ chống hoá chất, làm việc bệnh viện cần có quần áo diệt khuẩn chống lây nhiễm, người phải làm việc trời nên có quần áo chống tia UV (tia cực tím) Và với nghiên cứu chuyên sâu vật liệu dệt, người ta phát triển sản phẩm vải có chức đặc biệt chống phóng xạ, chống tia cực tím, chống ngấm dầu nước, chăm sóc sức khoẻ tuần hoàn máu tự chữa lành vết thương, nâng cao nhiệt độ giữ thân nhiệt ổn định… việc tổ hợp nhiều tính chất đặc biệt lên sản phẩm may Bên cạnh đó, với phát triển xã hội kéo theo biến đổi môi trường, biến đổi có hại tới môi trường sống, sức khoẻ người Trong vấn đề làm thủng tầng ozon khí thải gây chủ yếu CFC coi đề đặt lên hàng đầu việc bảo vệ sức khoẻ người Khi tầng ozon bị bào mòn làm giảm khả hấp thụ dải bước sóng tia UV chiếu xuống trái đất, gây nhiều nguy mắc bệnh ung thư da Đặc biệt với xu hướng muốn nghỉ ngơi du lịch ngày nhiều nơi nắng ấm vào mùa hè bãi biển, bể tắm trời nên nguy gây ung thu tia UV ngày cao Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 65 Luận văn cao học 52 298 1.00E+00 3.37E-07 53 296 1.00E+00 1.28E-07 54 294 1.00E+00 2.92E-08 55 292 1.00E+00 2.85E-09 56 290 1.00E+00 3.09E-10 57 288 1.00E+00 6.47E-11 58 286 1.00E+00 4.06E-11 59 284 1.00E+00 3.14E-11 60 282 1.00E+00 2.37E-11 61 280 122 1.00E+00 4.12E-11 UPF = 1.26 0.94 0.98 0.99 0.72 0.84 0.87 0.71 0.75 0.92 6.74Ε−07 8.49E-07 2.52 2.56Ε−07 2.41E-07 1.88 5.84Ε−08 5.72E-08 1.96 5.70Ε−09 5.64E-09 1.98 6.18Ε−10 4.45E-10 1.44 1.29Ε−10 1.09E-10 1.68 8.12Ε−11 7.06E-11 1.74 6.28Ε−11 4.46E-11 1.42 4.74Ε−11 3.56E-11 1.5 8.24Ε−11 2.1709E-05 7.58E-11 9.57602E-05 1.84 1483 22.67 Giá trị UPF mẫu giá trị trung bình hướng dọc ngang mẫu đo Với mẫu M1: UPF = 23,26 (UPFngang = 22,67; UPFdọc = 23,85) Sau tính toán phần mềm Excel, kết tổng hợp cho mẫu thử nghiệm thể bảng 3.2 sau: Bảng 3.2: Các thông số trình xử lý hoàn tất chống tia UV hệ số UPF vải Nồng độ Thời gian Nhiệt độ ( g/l) (phút ) (oC ) 30 130 23,26 30 140 24,98 30 130 24,78 30 140 25,00 40 130 27,59 40 140 28,10 40 130 28,03 TT Ngành CN Vật liệu – Dệt Hệ số UPF Khóa 2005-2007 66 Luận văn cao học 40 140 29,49 25 2,5 135 23,64 10 45 2,5 135 31,21 11 35 1,5 135 20,71 12 35 3,5 135 25,54 13 35 2,5 125 22,94 14 35 2,5 145 28,14 15 35 2,5 135 24,96 16 35 2,5 135 24,81 17 35 2,5 135 24,47 18 35 2,5 135 24,19 19 35 2,5 135 24,28 20 35 2,5 135 25,80 3.2 TÍNH TOÁN VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Trên sở số liệu thực nghiệm, công thức tính mô hình tổ hợp quay Box Willson, sử dụng chương trình Excel để tính toán hệ số hàm mục tiêu, xác định hệ số tương quan R2 ( thể quan hệ tương quan hàm mục tiêu với mô hình thực tế ), số ttính độ lệch chuẩn S thí nghiệm vùng trung tâm Sau kiểm tra mức ý nghĩa hệ số cách so sánh giá trị ttính với t tra bảng, hệ số đánh dấu sau : hệ số có dấu (** ) có ý nghĩa với độ tin cậy 99%, hệ số có dấu ( * ) có ý nghĩa với độ tin cậy 95%, hệ số dấu ý nghĩa loại bỏ khỏi hàm mục tiêu Dưới trình bày phương pháp tính toán xử lý kết thực nghiệm theo mô hình Box-Willson cho hàm bậc ba biến số Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 67 Luận văn cao học Các bước tính toán thực sau [2]: 1- Hình thành ma trận X có 10 cột 20 hàng Y có cột 20 hàng 2- Mỗi cột ma trận X nhân với giá trị tương ứng ma trận Y, cộng giá trị cột ta tổng ( 0y), (1y)…,( 23y), 3- Tính hệ số hàm mục tiêu theo công thức : • bo = [0,166338 x (0y)] - [0,056791 x Σ (ijy)] • bi = 0,073224 x (iy) • bii = [0,0625 x (iiy)] + [0,006889 Σ (iiy)] - [0,05679 x (0y)] • bij = 0,125 x (ijy) Bảng 3.3: Kết tính toán kiểm tra mức ý nghĩa hệ số hàm mục tiêu “hệ số UPF” Kết tính toán ma trận Các hệ số hàm mục tiêu Giá trị tbi (0y) 511.9 b0** 24.71 tb0 154.02 (1y) 27.92 b1** 2.04 tb1 12.743 (2y) 11.49 b2** 0.84 tb2 5.246 (3y) 12.66 b3** 0.93 tb3 5.776 (11y) 366.4 b11** 1.16 tb11 7.451 (22y) 342.1 b22* -0.36 tb22 -2.308 (33y) 355.7 b33** 0.49 tb33 3.177 (12y) 0.29 b12 0.04 tb12 0.173 (13y) 0.03 b13 0.00 tb13 0.018 (23y) -0.55 b23 -0.07 tb23 -0.328 Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 68 Luận văn cao học 4- Xác định có nghĩa hệ số hàm mục tiêu theo chuẩn Student (t - test) Độ lệch chuẩn thí nghiệm vùng tâm thí nghiệm: 20 S= ∑ ( y − yi ) i =15 i −1 S = 0,592 - Độ lệch hệ số tính theo công thức: Sbi = 0,271S 0,160 Sbii = 0,263S 0,156 Sbij = 0,354S 0,210 - Các giá trị tbi bảng 2.5 tính theo công thức: t bi = - bi Sbi Tra bảng phân bố chuẩn Student ta có: [1] t 10 / 0,05 = 2,23 t 10 / 0,01 = 3,17 So sánh giá trị tbo, tb1,…, tb23 bảng 2.5 với giá trị ttra bảng để xác định mức có ý nghĩa hệ số tìm (không xét dấu + hay -) • Các hệ số có giá trị tbi ≥ 3,17 có mức ý nghĩa khác không với xác suất 99%, đánh dấu (**) • Các hệ số có giá trị tbi nằm khoảng: 2,23 ≤ tbi < 3,17 có mức ý nghĩa khác không với xác suất 95%, đánh dấu (*) Các hệ số có tbi < 2,23 nghĩa loại bỏ khỏi hàm mục tiêu Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 69 Luận văn cao học Từ kết tính toán nêu bảng 2.5 xác định hàm mục tiêu thể mối quan hệ thông số trình công nghệ xử lý chống tia UV cho vải với hệ số chống tia UV (UPF) sau: Hàm mục tiêu hệ số chống tia UV (UPF): Y= 24,71 + 2,04x1 + 0,84 x2 + 0,93x3 + 1,16x12 - 0,36 x22 + 0,49x32 5- Xác định mức độ tương quan hàm mục tiêu: - Hệ số tương quan xác định theo công thức: R2 = ∑y tinh ∑y R2 = 0,888 - − − (∑ ytinh ) 20 (∑ y ) 20 R = 0,942 Kiểm tra có nghĩa hệ số tương quan theo t - test: ttinh = Trong đó: R n−m − R2 n - Là số thí nghiệm thực nghiệm (20) m - Là số hệ số hàm mục tiêu (7) Hệ số chống tia UV (UPF) ttính 10,146 t tra bảng / 0,05 2,38 t tra bảng / 0,01 3,53 So sánh: - Đối với tiêu hệ số chống tia UV (đánh giá qua UPF), ta thấy giá trị ttính = 10,146 > 3,53 : Do hệ số R có ý nghĩa với độ tin cậy 99% Nhận xét: Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 70 - Hàm mục tiêu hệ số chống tia UV (UPF) có hệ số tương quan R = 0,942 chứng tỏ hàm thực nghiệm tìm với mô hình thực tế tương quan với - Giá trị ttính lớn ttra bảng với α = 0,01 cho biết giá trị R có ý nghĩa với độ tin cậy 99% Do kết luận rằng: Tồn mối quan hệ thực nồng độ chất xử lý hoàn tất chống tia UV Rayosan C, thời gian nhiệt độ xử lý với hệ số chống tia UV vải xử lý ta sử dụng hàm y nghiên cứu - Hàm mục tiêu nhận có hệ số tương quan R = 0,942 chứng tỏ hàm thực nghiệm tìm với mô hình thực tế có mối tương quan tương đối chặt chẽ, cho phép coi chúng quy luật đắn khoảng biến thiên thông số ảnh hưởng để đưa định công nghệ có ý nghĩa, từ sử dụng kết nghiên cứu cho định đa mục tiêu tuỳ theo yêu cầu thực tế - Phương trình hồi quy nói chung phức tạp, chứa nhiều hệ số bậc cao, điều chứng tỏ vùng biến thiên thông số chọn vùng chứa thông số tối ưu với mục tiêu đề tài đặt Vì nên tiến hành công nghệ xử lý hoàn tất chống tia UV vùng biến thiên nghiên cứu cho phép lựa chọn tự thông số tuỳ theo yêu cầu sản phẩm, cách sử dụng phương trình hồi quy thu làm mô hình toán học để dự đoán trước kết với độ tin cậy đáng kể Để bàn luận xu hướng ảnh hưởng chế độ xử lý tới chất lượng vải xử lý chống tia UV, dựa vào hàm số xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ thông số trình xử lý chống tia UV (nồng độ, thời gian, nhiệt độ) với khả chống tia UV (thông qua hệ số UPF), sở xem xét bàn luận ảnh hưởng thông số Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 71 nghiên cứu để xác định qui trình công nghệ xử lý tối ưu cho vải xử lý hoàn tất chống tia UV 3.3 BIỆN LUẬN KẾT QUẢ Đánh giá khả chống tia UV (thông qua hệ số UPF) - Qua hàm số: Y= 24,71 + 2,04x1 + 0,84 x2 + 0,93x3 + 1,16x12 - 0,36 x22 + 0,49x32 Nhìn chung khả chống tia UV vải bị ảnh hưởng yếu tố nồng độ chất xử lý chống tia UV - Rayosan C, thời gian nhiệt độ xử lý Trong yếu tố, theo độ lớn hệ số cho thấy: yếu tố nồng độ (x1) ảnh hưởng mạnh sau nhiệt độ (x3) cuối thời gian xử lý (x2) Từ nhận xét hệ số chiều hướng ảnh hưởng chúng dễ thấy: Nếu tuý để tăng hệ số UPF nên chọn cho x1 giá trị tâm quy hoạch lệch phía dương (nồng độ cao); x3 giá trị tâm qui hoạch lệch phía dương (nhiệt độ cao) thời gian xử lý x2 nên lấy giá trị trung bình Kết hợp với tính kinh tế, bảo vệ môi trường đồng thời đảm bảo yêu cầu chất lượng vải có khả chống tia UV nhiệt độ xử lý (x3) nên lấy giá trị cao thời gian xử lý nhiệt (x2) nên lấy giá trị trung bình theo lý thuyết chung động học phản ứng hoá học tăng nhiệt độ phản ứng rút ngắn thời gian phản ứng Ngoài giảm thời gian lưu vải máy đồng thời tăng công suất máy công nhân vận hành máy đồng thời tiết kiệm lượng lượng để nâng nhiệt độ lên dễ dàng bù đắp nhờ rút ngắn thời gian Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ lên nhiều không tốt cho vải 150oC vùng nhiệt độ bắt đầu ảnh hưởng đến tính chất lý màu sắc vải bông, lượng hoá chất vải lớn ảnh hưởng đến tính chất nhiệt độ đủ cao Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 72 Thời gian xử lý nhiệt lấy giá trị trung bình để bảo đảm hiệu suất gắn kết hoá chất lên vải xử lý Qua đồ thị (xem phần phụ lục) ảnh hưởng nồng độ thời gian, nồng độ nhiệt độ tới hệ số UPF nhận thấy: thời gian hay nhiệt độ nồng độ chất xử lý chống tia UV tăng hệ số UPF tăng đạt giá trị UPF ≥ 30 khoảng nồng độ khảo sát từ 4045g/l nồng độ chất xử lý cho thấy với nhiệt độ xử lý cao giá trị UPF đạt lớn, điều hoàn toàn phù hợp với lý thuyết nhiên tiếp tục tăng nồng độ chất xử lý nhiệt độ xử lý thấp, giá trị UPF tăng nhanh, nhiệt độ xử lý cao UPF tăng từ từ có xu hướng chậm lại Điều nhiệt độ xử lý cao (trong giới hạn cho phép) đảm bảo điều kiện để chất xử lý gắn kết lên vải, tức tăng hiệu suất phản ứng không cần thiết phải tăng nồng độ chất xử lý lên nhiều, nhiệt độ thấp để đạt hiệu chống tia UV cần phải tăng nồng độ chất xử lý thời gian xử lý thích hợp Tương tự vậy, nồng độ chất xử lý, thời gian xử lý tăng hệ số UPF tăng thời gian xử lý lâu hơn, tốc độ tăng hệ số UPF chậm so với thời gian xử lý ngắn Điều thời gian phản ứng ngắn phải tăng nồng độ chất phản ứng để đạt hiệu mong muốn, nhiên hiệu suất đạt thấp so với thời gian xử lý lâu hơn, thời gian xử lý đủ lâu để hoá chất gắn kết lên vải việc tăng nồng độ tới giá trị phù hợp, tiếp tục tăng lượng hoá chất vải gần tới mức bảo hoà gây lãng phí đồng thời gây ô nhiễm môi trưởng lượng hoá chất dư thừa vào nước thải Qua đồ thị (xem phụ lục) biểu diễn ảnh hưởng nhiệt độ thời gian xử lý tới hệ số UPF nhận thấy vùng khảo sát: nồng độ hệ số UPF tăng tăng thời gian xử lý gia tăng Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 73 Luận văn cao học khác nhiệt độ xử lý khác Khi tăng thời gian nhiệt độ xử lý thấp hệ số UPF tăng mạnh nhiệt độ xử lý cao tốc độ tăng chậm Điều giải thích nhiệt độ xử lý thấp để đạt hiệu suất phản ứng phải tăng thời gian phản ứng, nhiên thời gian xử lý lâu làm giảm hiệu suất máy, nhiệt độ xử lý cao với thời gian xử lý thích hợp đủ để hoá chất gắn kết lên vải việc tiếp tục tăng thời gian xử lý lâu không cần thiết Qua nghiên cứu trình xử lý hoàn tất chống tia UV cho vải phương pháp qui hoạch thực nghiệm khẳng định: kết nghiên cứu tin cậy hoàn toàn phù hợp với lý thuyết, vùng nghiên cứu, thông số tối ưu để sản xuất vải chất lượng cao với tính chống tia UV có hệ số UPF đạt giá trị từ 30- 35 lựa chọn sau: + Nồng độ 45 g/l nồng độ tối ưu cho chất xử lý chống tia UVRayosanC + Thời gian xử lý: – 3,5 phút + Nhiệt độ xử lý: 135 – 145oC Với thông số tối ưu tìm qua phương pháp qui hoạch thực nghiệm, để kiểm chứng kết nghiên cứu áp dụng cho sản xuất quy mô công nghiệp, đề tài tiến hành thử nghiệm kiểm chứng mẫu nhỏ với thông số sau : Bảng 3.4 : Kết mẫu kiểm chứng Điều kiện xử lý TT Tên mẫu UPF M0 8,19 M1 31,01 45 135 M2 31,53 45 140 M3 31,74 45 145 Ngành CN Vật liệu – Dệt Nồng độ (g/l) Thời gian (phút) Nhiệt độ (oC) Không xử lý Khóa 2005-2007 74 Luận văn cao học Hình 3.1: Đồ thị phổ truyền qua vải trước (Mo) sau xử lý (M1) 30 Độ truyền qua ,T% 25 20 15 M0: Chưa xử lý 10 M1: Đã xử lý chất hấp thụ 240 280 320 360 400 440 480 Chiều dài bước sóng, nm Đồ thị hình 2.2 cho thấy vải trước xử lý có độ truyền qua tia UV cao từ 7% đến 25% Sau xử lý ngấm ép RayosanC với nồng độ 45g/l mức ép 80% (khoảng 3,6% so với khối lượng vải) vải có độ truyền qua gần tăng dần tới 5% dải sóng UV-B từ 280 đến 320 nm xạ nguy hiểm Đối chiếu với đồ thị xây dựng “Mối quan hệ yếu tố ảnh hưởng tới hệ số UPF" nhận thấy: kết UPF mẫu thử nghiệm kiểm chứng xấp xỉ gần với dự đoán (đều đạt giá trị UPF ≥ 30) khẳng định vùng thông số tìm thực vùng tối ưu hàm mục tiêu tìm cho phép dự đoán trước kết với độ tin cậy cao Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 3.4 75 KẾT LUẬN Qua nghiên cứu trình xử lý hoàn tất chống tia UV cho vải phương pháp quy hoạch thực nghiệm khẳng định: kết nghiên cứu tin cậy hoàn toàn phù hợp với lý thuyết, vùng nghiên cứu Vải chải kỹ chi số cao Ne 100/2 tạo dệt vải chất lượng cao đạt tiêu chuẩn xuất có hệ số SPF thấp (8,19) không đạt yêu cầu chống UV (khuyến cáo SPF ≥ 15) Bằng trình hoàn tất với chấp hấp thụ nâng cao đáng kể tính bảo vệ (SPF = 30) Các thông số tối ưu để sản xuất vải chất lượng cao với tính chống tia UV có hệ số UPF đạt giá trị từ 30- 35 lựa chọn sau: + Nồng độ 45 g/l nồng độ tối ưu cho chất xử lý chống tia UVRayosan C + Thời gian xử lý : – 3,5 phút + Nhiệt độ xử lý : 135 – 145oC Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 76 KẾT LUẬN CHUNG Với nhu cầu xã hội nói chung người tiêu dùng nói riêng, vấn đề sản xuất vải quần áo chống nắng nhà nghiên cứu giới quan tâm sâu sắc Đây vấn đề cấp thiết việc phòng tránh bệnh nguy hiểm xạ mặt trời gây nên Luận văn thực nhu cầu thực tế kiểm chứng thiết bị tiêu chuẩn đánh giá quốc tế hành kết hoàn toàn đáng tin áp dụng vào sản xuất nhà máy Qua nghiên cứu thực nghiệm cho thấy: - Để đạt yêu cầu chống tia UV cho sản phẩm vải cần phải tính toán từ bước lựa chọn nguyên liệu kiểu dệt Khả bảo vệ vải phụ thuộc phần vào chất hấp thụ tia UV thông qua trình xử lý cuối để nâng cao giá trị SPF theo yêu cầu Tuy nhiên không xủ lý hóa chất hấp thụ sản phẩm vải có khả bảo vệ - Các thông số nguyên liệu kiểu dệt đóng vai trò định để sản xuất vải chống tia UV Cụ thể chất, cấu trúc xơ sợi độ thưa độ xốp vải - Hóa chất hấp thụ tia UV Rayosan C thương phẩm tiếng đạt hiệu xử lý tốt vải bông, đặc biệt với vải dệt từ sợi chi số cao Ne 100/2 đạt tiêu chuẩn chất lượng xuất yêu cầu chống tia UV Luận văn phân tích yếu tố ảnh hưởng, so sánh yếu tố công nghệ tìm thông số công nghệ tối ưu cho việc xử lý vải chống tia UV phương pháp hoàn tất phổ biến nhà máy (phương pháp tecmofix) Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 77 Luận văn cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Khoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1999), Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá - Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội Tạ Văn Đĩnh (1992), Phương pháp tính, Nhà xuất Đại học Giáo Dục chuyên nghiệp Nguyễn Văn Thông (12/1997), Chuyên đề NCS: “Cấu trúc vật liệu dệt” Bộ môn công nghệ Dệt - May, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Nguyễn Minh Tuyền, Phạm Văn Thiêm (2001), Kỹ thuật hệ thống công nghệ hoá học: Tập - Cơ sở mô hình hoá trình công nghệ hoá học Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội Đặng Trấn Phòng, Trương Phi Nam, Nguyễn Văn Thông (2004), Kỹ thuật nhuộm in hoa hoàn tất vật liệu dệt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà nội Tiếng Anh AATCC Test Method 183 – 2000, Transmittance or Blocking of Erythemally Weighted Ultraviolet Radiation through Fabrics, Technical Manual of the American Association of Textile Chemists and Colorists ASTM D6603 -00, Standard Guide for Labeling of UV-Protective Textiles, Annual Book of the American Society for Testing and Materials AS/NZS 4399:1996, Sun protective clothing - Evaluation and classification Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 78 Jurg Rupp, Andrea Bohringer, Akira Yoneage, Joakim Hilden (1997) Smart textile and new treatment, Tecxac , America 10 L.Todonova, V.Vassileva (2003) A new method of determination of the UV Radiation Permeability Through Cotton Cloth, Firbre & textile in Easten Europe, Vol 11, No 1(40) 11 Kathryn L Hatch (2000), Textile Science, Arizona Tucson, America 12 Joanna Alvarez, Barbara Lipp-Symonowicz (2003) Autex Reseach Journal, Vol3, No2 13 Dr J.S Pearson & E.A.Mullen, (2003) The UV Protection provided by fabrics used for Children’s clothing and the implications of this on the UPF labelling of Children’s clothing, Unitex nr 1-2003 (17-26) 14 Peng Xu, Wei wang and Shui-Lin Chen (2005), UV Blocking treatment of cotton fabrics by Titanium hydrosol, Peerreviewed, June-2005, (28-31) 15 Clariant Technical Information “Rayosan C”, (2007) 16 CIE Research Note (1987), A Reference Action Spectrum for Ultraviolet Induced Erythema in Human Skin, CIE J 6, 17-22 (1987) 17 Eckhardt, C., and Rohwer, H (2000),UV Protector for Cotton Fabrics, Textile Chem Color Am Dyest Rep 32(4), (21-23) 18 Hoffmann, K., Kaspar, K., Gambichler, T., and Altmeyer (2000), In vitro and in vivo Determination of the UV Protection Factor for Lightweight Cotton and Viscose Summer Fabrics, A Preliminary Study, J Am Acad Dermal 19 Hilfiker, R., Kaufmann, W., Reinert, G., and Schmidt, E (1996), Improving Sun Protection Factors of Fabrics by Applying UV-Absorbers, Textile Res J 66(2), 61-70 Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 Luận văn cao học 79 20 Palacin, F (1997), Textile Finish Protects Against UV Radiation, Melliandlnt 3, (169-172) 21 Reinert, G., Fuso, F., Hilfiker, R., and Schmidt, E (1997), UV-protecting Properties of Textile Fabrics and Their Improvement, Textile Chem Color 22 Teichmann, R., Vogel, C., Busch, G., and Korber, W (1999), Sun Protection Finishes, Melliand Textilber Ngành CN Vật liệu – Dệt Khóa 2005-2007 ... chắn tia UV cao Mục đích nghiên cứu nhằm xây dựng công nghệ xử lý hoàn tất tối ưu chống tia UV cho vật liệu dệt dựa việc nghiên cứu lựa chọn hóa chất hoàn tất chống UV thông số công nghệ hoàn tất. .. phú để phục vụ hiệu việc hoàn tất vải chống tia UV 1.3.3 Yếu tố chất hoàn tất Việc hoàn tất đạt bảo vệ chống lại tia UV cách phản xạ tia UV 100% cách hấp thụ hóa chất hoàn tất chuyển thành Ngành... dung nghiên cứu 49 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 49 2.1.2.1 Chất hoàn tất chống tia UV sử dụng 2.1.2.2 Lựa chọn vải sử dụng 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thực nghiệm xử lý hoàn tất