Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý hoàn tất vải len 100%

sự định hình vải len mà kết quả không bị thay đổi khi len được hồi phục trong nước sau 30 phút ở nhiệt độ 70oC. Những đường cong biểu diễn sự “định hình dính” và “định hình bền” trong biểu đồ hình 1.3 cho thấy lý do tại sao lại chọn điều kiện hồi phục như vậy. Trong thực tế, biên giới giữa đường biểu diễn giá trị nhiệt độ và hàm ẩm mà tại đó định hình dính và định hình bền có thể xảy ra không nhận biết rõ ràng trên hình vẽ do các lý do ở trên. Nhiệt độ (oC) 13 Hình 1.3. Những điều kiện để len có định hình dính và định hình bền Điểm R trong hình 1.3 biểu thị cho các điều kiện dùng trong các phép thử tiêu chuẩn về lượng giải phóng tối đa của định hình dính và lượng giải phóng tối thiểu của định hình bền. Có thể thấy rằng, sự hồi phục của len trong nước ở nhiệt độ cao (chẳng hạn 100oC) có thể làm mất đi một lượng đáng kể định hình bền. Phương pháp góc hồi nhàu được sử dụng rộng rãi do sự khá nhạy cảm của chúng nhưng lại có nhược điểm là cần mẫu chuẩn bị riêng trong xử lý định hình bền. Các phương pháp đo sự thay đổi kích thước chỉ hữu ích khi sự thay đổi kích thước đủ lớn để có thể đo chính xác và khi các kích thước thực tế trong công đoạn định hình được biết. Tuy không có phép đo nào là tuyệt đối, nhưng chúng hữu ích để so sánh giữa các điều kiện khác nhau khi dạng vải không thay đổi. Quá trình định hình bền đạt được tối thiểu là 40%, khi đo bằng phương pháp góc hồi nhàu. 1.5. Mối quan hệ giữa định hình bền và độ giãn nở ẩm. Sự định hình bền và độ giãn nở ẩm có quan hệ chặt chẽ với nhau. Phần này đề cập đến mối quan hệ về cơ học của xơ, sợi, vải để hiểu sâu hơn về những thay đổi tính chất của vải xuất hiện trong quá trình định hình bền. Đặc tính giãn nở ẩm được đặc trưng bởi sự thay đổi đường kính xơ và trạng thái bị uốn cong của xơ. Khi xơ len hấp thụ nước nó sẽ giãn nở. Từ trạng thái khô đến trạng thái hấp thụ nước bão hòa, đường kính của xơ tăng 17% trong khi chiều dài chỉ tăng 1%. Khi xơ trương nở với nước, nó có xu hướng thẳng ra và càng tăng lên khi hàm ẩm tăng. Sự uốn cong của xơ dễ dàng điều chỉnh bằng 14 quá trình định hình bền của vải, đây chính là mối liên quan giữa quá trình định hình bền và hiện tượng giãn nở ẩm. Trong sợi len chải kỹ, có thể xem phần lớn các xơ song song và tiếp xúc với nhau, vì vậy các sợi trong vải cũng có đặc tính tương tự như xơ. Bất cứ khi nào vải hồi phục trở về hàm ẩm mà chúng được định hình bền, sẽ tạo nên các giá trị đặc biệt của sự trương nở và độ uốn cong mà ở đó xảy ra định hình bền. Sự thay đổi kích thước xuất hiện khi hàm ẩm vải được thay đổi, có thể quan sát dễ dàng dựa vào đường cong biểu diễn tính chất giãn nở. Đường cong ẩm nhận được bởi việc phục hồi ướt, vải được sấy khô tới hàm ẩm bằng 0, rồi đo kích thước vải sau quá trình điều ẩm tới khi mà hàm ẩm tăng dần đến mức bão hòa. Tất cả các biểu đồ biểu diễn trong chương này đều ở dạng tổng quát và đơn giản hóa. Khi hàm ẩm thấp, các biểu đồ biểu diễn là các đường gần thẳng, còn khi hàm ẩm tăng thì chúng được thể hiện bằng đường cong lõm hơn về phía trục biểu thị hàm ẩm. Tính chất giãn nở của vải mà chưa qua định hình bền (hình 1.4). Toàn bộ độ giãn nở ẩm (từ ướt đến khô) thường nhỏ và đường cong thường được mô tả tối đa để dễ thấy ở vị trí trung gian hàm ẩm giữa khô và ướt. Hình 1.4. Đặc tính ẩm điển hình của vải trước và sau khi định hình bền tại vị trí hàm ẩm trung bình (khoảng 20%) và ở vị trí hàm ẩm bão hòa. Dạng đường cong trương nở của vải chưa định hình được nhận biết thông qua xem xét sự tương tác giữa các sợi trong vải. Với vải chưa định hình, sợi cần được uốn cong hơn là trạng thái thẳng để phù hợp với độ quăn khi dệt trên vải. 15 Ở hàm ẩm rất thấp, chỉ có một số lượng rất nhỏ các khoảng cách còn trống giữa các sợi (hình 1.5) Khi hàm ẩm tăng và xơ trương nở thì sợi duỗi thẳng và vải giãn ra. Khoảng trống giữa các xơ giảm khi hàm ẩm tăng. Cuối cùng, khi các sợi đan chặt với nhau, vải “khít” bởi không còn khoảng trống nào giữa các sợi. Vì xơ và sợi tăng độ dài không đáng kể cùng với sự tăng của hàm ẩm, nên sau khi các sợi đan thắt nhau, độ trương nở mạnh hơn của xơ chỉ được điều tiết nếu độ dày vải tăng và các kích thước co lại. Hiện tượng này gọi là “độ co trương nở của vải”. Hình 1.5. Giản đồ biểu diễn 3 hàm ẩm khác nhau của vải chưa định hình Quá trình định hình bền xảy ra ngay cả trong điều kiện hàm ẩm cao và cả khi bão hòa ẩm. Trong điều kiện này, xơ và sợi đều trương nở hơn ở điều kiện thường, chúng được định hình bền ở dạng sóng uốn nếp và được quyết định bởi cấu trúc vải. Sự phục hồi sức căng trong quá trình định hình bền làm giảm lực liên kết bên trong sợi là do các sợi đã được định hình với một hình dạng mới, tương ứng với hàm ẩm mà tại đó chúng được định hình bền. Trong quá trình sấy, khi hàm ẩm giảm xuống dưới giá trị hàm ẩm mà xơ được định hình, thì các xơ co lại về đường kính và khoảng trống giữa các sợi tăng. Đồng thời độ uốn nếp của sợi tăng khi hàm ẩm giảm, vì vậy vải co lại. Vì các sợi đã định hình bền thì cho độ uốn nếp hơn trước đó, liên kết giữa chúng thì lại giảm mạnh; trong quá trình sấy, mức độ co vải lớn hơn trước khi xảy ra quá trình định hình bền. Độ co lớn dẫn đến sự tăng giá trị giãn nở ẩm. Tương tác của sợi trong cấu trúc vải đã qua định hình bền khi nó hoàn toàn bão hòa với nước (hình 1.6) (định hình ướt) 16 Trong trường hợp này, chỉ có hàm ẩm ở trạng thái bão hòa là khi các sợi tương đối co thắt, khoảng trống giữa các sợi tăng nhưng độ dày vải lại giảm nhẹ, điều này làm cho vải co vì độ uốn của sợi tăng. Do vậy, thực chất đo được độ tăng giá trị trương nở là dựa vào độ tăng giá trị co. Những sự thay đổi tương ứng về kích thước của vải và hàm ẩm (hình 1.4) Khi vải được định hình bền tại giá trị hàm ẩm nhỏ hơn mức bão hòa, tình huống sẽ diễn ra tương tự như vậy đối với vải định hình ướt trừ khi độ co lúc trương nở bắt đầu đạt được hàm ẩm cao hơn hàm ẩm khi định hình bền. Trong trường hợp này, độ trương nở khi hút ẩm sẽ nằm giữa 2 giá trị: giá trị chưa định hình và giá trị định hình ướt. Trở lại đường cong biểu diễn đặc trưng tính hút ẩm của vải được định hình với hàm ẩm là 20% (Hình 1.4), lúc này do vải không bị khống chế (treo trong buồng hấp) nên những đường cong biểu diễn của vải chưa định hình và đã định hình cắt nhau tại điểm hàm ẩm mà ở đó diễn ra quá trình định hình. Hình 1.6. Giản đồ biểu thị các hàm ẩm khác nhau của vải khi xảy ra định hình bền tại hàm ẩm bão hòa. 1.6. Mô hình uốn nếp trượt của giãn nở ẩm Mô hình uốn nếp trượt của giãn nở ẩm được De Boos và Wemyss phát triển. Họ giả sử rằng sự phân bố độ uốn của sợi tỷ lệ với độ uốn nếp khi dệt của sợi có trong vải. Ngoài ra, độ trễ trượt (KESF – 2GH5) được giả thiết là cho biết số đo các lực bên trong sợi. Độ uốn nếp khi dệt được tính bằng (L/p – 1), trong đó p là độ dài dự kiến của sợi có trong vải và L là độ giãn dài của chính sợi đó (BS2863;1972). Mô hình cho phép tính được giá trị độ giãn nở ẩm (HE) áp dụng cho nhiều kiểu vải khác nhau với độ chính xác khoảng ± 1%. HE = (0,8 x độ uốn nếp khi dệt) – (1,30 x độ trễ trượt) + 1,6 17 1.7. Định hình trong quá trình hoàn tất Các quá trình định hình khác nhau được mô tả bằng các quá trình hóa học và lý học. Các biểu đồ về nhiệt độ và hàm ẩm thường để chỉ ra sự thay đổi của các thông số này ảnh hưởng tới mức định hình đưa vào. Sự thay đổi kích thước được thể hiện bằng đồ thị theo hàm ẩm. Đường cong ẩm đươc sử dụng trong đồ thị minh họa sự biến thiên kích thước của vải, mũi tên trên biểu đồ biểu thị sự thay đổi kích thước trong quá trình định hình. Ở đây chưa có sự phân biệt về sợi dọc hay sợi ngang, trong khi đối với các loại vải không cân xứng như vải chéo thì luôn có sự khác biệt này, nó phụ thuộc khá nhiều vào cấu trúc dệt và quá trình dệt. 1.7.1. Quá trình sấy khô vải Sự biến thiên về nhiệt độ và hàm ẩm của vải trong thời gian sấy bằng khí nóng tại máy văng sấy (hình 1.7). Hình 1.7. Sự thay đổi của nhiệt độ và hàm ẩm vải trong thời gian sấy ở 150oC Trong quá trình sấy, khi nhiệt độ vải tăng, trước tiên nước thoát khỏi không gian mao mạch giữa xơ. Trong khi nước ở mao mạch bay hơi thì nhiệt độ của vải gần như không đổi, thông thường ở khoảng 40-60oC. Khi nước ở mao mạch cạn, lượng nước bên trong xơ mất đi thì nhiệt độ của vải sẽ tăng. Cuối cùng nhiệt của vải cũng đạt tới nhiệt độ của không khí nóng bên trong máy văng sấy, nếu quá trình sấy đủ dài thì hàm ẩm sẽ về 0. Chỉ có định hình dính được đưa vào vải trong quá trình văng sấy. Do đó việc sấy trong máy văng chỉ ảnh hưởng đến độ co hồi phục của vải. Kích thước hồi phục ướt vẫn không có thay đổi đáng kể và độ giãn nở ẩm cũng không thay đổi. 18 Hình 1.8. Sự thay đổi nhiệt độ và hàm ẩm của vải len trong quá trình sấy. Điểm A trên biểu đồ thể hiện vị trí của vải ướt (bão hòa nước) trong điều kiện nhiệt độ thường (chọn là 20oC). Khi sấy vải, nhiệt độ tăng, hàm ẩm giảm xuống cho tới khi vải được đưa ra khỏi khoang nhiệt máy sấy văng (tại điểm B), sau đó vải được làm nguội và điều hòa tới điểm C. Trong thực tế, vải len hầu như luôn “sấy quá”. Điều này có nghĩa là sau khi sấy, hàm ẩm của vải nhỏ hơn 14% (hàm ẩm được xem là tối ưu cho các quá trình hoàn tất tiếp theo). Thực tế vải thường được “sấy quá” với hàm ẩm trong khoảng 2-8% để cố gắng đảm bảo cho không còn điểm ướt nào trên vải. Các vết ẩm đó có thể xuất hiện khi sự phân bố hơi ẩm trên bề mặt vải trước khi sấy không đều. Điều đó cũng có nghĩa là ngay cả tại biên vải cũng được đảm bảo không còn ướt cho dù cấu trúc dệt có chặt chẽ hơn làm cho chúng không nhanh khô bằng các phần khác. Ở hàm ẩm 8% (điểm B) hoặc thấp hơn, nhiệt độ 100oC len ở dưới nhiệt độ tinh thể hóa. Trong điều kiện này, vải được định hình dính trong vùng gia nhiệt của máy sấy văng. Tuy nhiên, khi hàm ẩm > 8%, len ở trên nhiệt độ tinh thể hóa khi nó đi ra khỏi vùng gia nhiệt và cũng lại được định hình dính khi vải được làm nguội. Sự làm nguội hiệu quả là lúc vải còn đang trên kim của máy văng. Việc làm nguội này thường được hỗ trợ bằng cách thổi hay hút không khí qua vải hoặc bằng trục làm mát. Nếu len ở nhiệt độ tinh thể hóa và nó được tháo khỏi kim văng, vải len sẽ được định hình dính trong khi kích thước của nó tương đối khó khống chế lúc xếp lớp hay cuộn vải. 19 Nhiệt độ của vải hầu như không thể hạ xuống đến nhiệt độ phòng ở cuối máy sấy, thường từ 40-60oC. Việc làm nguội tiếp theo và việc tăng hàm ẩm thường xảy ra chậm nếu vải được lưu kho trước khi xử lý tiếp theo. Sau khi sấy, để quá trình hoàn tất khô được thực hiện dưới điều kiện nhiệt độ tối ưu, vải cần đạt hàm ẩm ít nhất 14% ở nhiệt độ thường (tương ứng điểm C). Trong thực tế, phải mất vài tuần để lô vải đã sấy quá đạt độ cân bằng với điều kiện bình thường của môi trường (nhiệt độ 20oC và độ ẩm tương đối 60%), đặc biệt khi vải được xếp thành lớp trong xe hoặc cuộn trong các cuộn lớn. Nếu quá trình sấy vải đạt tối ưu, vải khi ra khỏi máy văng ở trong khoảng nhiệt độ thường và hàm ẩm đạt 14% (hoặc cao hơn một chút), nên dùng gia nhiệt khi hàm ẩm gần đạt được giá trị mong muốn. Vị trí cuả vải lúc đó sẽ rất gần điểm D và nó sẽ nằm phía trên nhiệt độ tinh thể hóa. Việc điều chỉnh các kích thước của vải trong qúa trình định hình dính sẽ diễn ra, làm cho vải bị nguội đi dưới 60oC trước khi tháo khỏi kẹp của máy văng. Việc làm nguội cũng có thể đạt được với một vài % hơi nước, song cũng có thể xảy ra làm lạnh bằng tán xạ. Sự sấy khô lý tưởng chỉ có thể xảy ra trong một điều kiện nhất định mà sản xuất công nghiệp rất khó đạt được. Máy văng cần được điều chỉnh chính xác để lượng nước phân bố đều trên vải trước khi sấy; cấu trúc vải (kể cả biên) cho phép có được tốc độ sấy đồng nhất và việc làm nguội cần phải đạt được kết quả. Khi vải ướt trên kim của máy văng, nó thường được kéo giãn nhẹ theo chiều ngang (để trợ giúp giữ vải trên kim). Vải cũng có thể bị giãn dọc hoặc cấp bù theo hướng dọc. Khi hàm ẩm của len hạ xuống dưới giá trị bão hòa thì vải sẽ có xu hướng co lại do ảnh hưởng của hiệu ứng nhả ẩm và dẫn đến gia tăng sức căng hơn lúc ban đầu khi kéo giãn vải trên kẹp văng. Điều này dẫn đến độ co hồi phục theo hướng ngang. 20 Hình 1.9. Sự thay đổi kích thước của vải bị kéo giãn và hàm ẩm trong quá trình sấy Vải ướt thể hiện ở điểm A, được kéo giãn nhẹ và đặt trên kim văng lúc có kích thước như ở điểm D. Suốt quá trình sấy, vải không thay đổi kích thước vì nó bị giữ bởi kim văng. Khi vải khô và hàm ẩm giảm tới 8% (điểm E), vải sẽ ở dưới nhiệt tinh thể hóa và được định hình dính (hình 1.9). Sự co nhẹ (tại điểm F) thường xuất hiện khi vải rời khỏi kim văng do sự hồi phục sức căng trong quá trình định hình dính là không hoàn toàn. Vì hàm ẩm tăng khi để vải trong môi trường xung quanh, vải có xu hướng co do có sự phục hồi sức căng trong xơ. Tuy vậy, sự co chỉ xuất hiện khi vải không bị khống chế. Khi vải được cuộn vào sau quá trình sấy, sự co có thể không xảy ra và khi vải được xếp chồng thành lớp thì độ co có thể không đều. Giả sử vải được tự do thay đổi kích thước trong điều kiện đó, kích thước của nó có thể đạt đến điểm G có hàm ẩm 14%. Độ hồi co cuối cùng trong vải được phân tích bởi sự khác nhau giữa kích thước vải ở điểm G với kích thước hồi phục tương ứng tại điểm C, được biểu diễn trên đường cong giãn nở của vải đã phục hồi. Nếu vải không thể co thì việc co bổ sung có thể được đưa vào trong quá trình ổn định ở điều kiện chuẩn hóa. Nếu vải được cấp bù trên kim văng theo hướng dọc, độ co hồi phục nhận được có thể nhỏ hoặc âm (hình 1.10) (vải có độ co hồi phục âm khi nó được hồi phục ướt) Chiều dài trên kim văng trong quá trình sấy 21 Hình 1.10. Sự thay đổi kích thước khi vải được cấp bù trên máy sấy văng. Khi vải được hồi phục ướt (tại A) được cấp bù trên máy văng thì chiều dài mới của nó được quyết định bởi kích thước tại D. Trong ví dụ này, sau khi sấy khô trong buồng gia nhiệt của máy văng (tại E) chiều dài vải thấp hơn chiều dài đã được phục hồi của nó. Khi ra khỏi kim văng, ngay lập tức vải phục hồi tới một chiều dài lớn hơn một chút (điểm F). Trong khi điều hòa ẩm tới hàm ẩm 14%, chiều dài vải có thể tăng lên, phụ thuộc vào cách giữ vải. Trong trường hợp này, độ co hồi phục sẽ âm và sẽ được xác định bằng sự khác nhau giữa kích thước vải tại G và kích thước tương ứng tại C. Ngoài ra nếu vải không thể giãn ở điều kiện của nó thì độ co hồi phục âm sẽ lớn hơn. Đo độ co hồi phục trong tình huống sấy thực tế rất khó dự đoán vì nó phụ thuộc vào các thông số sau: - Độ kéo căng ngang và mức cấp bù của vải ướt trên kẹp văng. - Hàm ẩm ở thời điểm ngừng sấy. - Việc làm nguội vải. - Sự hồi phục của vải ở thời điểm ra khỏi kim văng - Sự hồi phục của vải khi điều hòa sau sấy. - Đặc tính ẩm của vải. Trong thực tế, định hình trên máy văng (về khổ, cấp thiếu hoặc cấp bù) đòi hỏi phải đạt được độ co hồi phục mong muốn, thường phải làm thực nghiệm, trong khi các giá trị khác được giữ không đổi. Định hình trên máy có thể không 22 cho các giá trị chính xác về độ giãn hay cấp bù, vì vải thường bị kéo giãn một cách không chủ định khi đưa vào máy văng sấy. 1.7.2. Định hình hơi Mục đích của quá trình định hình hơi là định hình dính vải phẳng. Khi vải ở 20oC và hàm ẩm 14% (điểm C, hình 1.11) được cài xen kẽ với lớp vải bọc, được đặt trong máy định hình hơi và gia nhiệt bằng hơi ở 100oC. Sự ngưng tụ hơi nước trong lúc gia nhiệt sẽ làm tăng hàm ẩm tới khoảng 20% (điểm D). Điều kiện này, len nằm phía trên nhiệt độ tinh thể hóa và tiếp đó vải sẽ được định hình dính nhanh chóng khi được làm nguội trong khi vẫn đang được giữ bởi vải bọc. Hình 1.11. Sự thay đổi nhiệt độ và hàm ẩm trong định hình hơi Việc làm lạnh đạt được bằng cách hút không khí qua nồi chưng. Cùng với việc tổn thất nhiệt do bức xạ và dẫn nhiệt, thì sự làm lạnh bằng bay hơi tự nhiên được cho là quá trình làm lạnh chính và dẫn tới mất khoảng 4-5% lượng ẩm; vì vậy hàm ẩm của len cao hơn chút ít so với giá trị gốc của nó, vào khoảng 15- 16% (gần điểm C). Dưới nhiệt độ này, độ co phục hồi của vải chỉ tăng nhẹ. Mức độ co phục hồi phụ thuộc vào độ giãn nở ẩm của vải, song không tăng hơn 0,5%. Ở khoảng 100oC và hàm ẩm 20%, len có thể định hình nhưng tốc độ tương đối chậm. Tùy thuộc vào độ pH của vải, trước khi định hình bền vải cần được xông hơi khoảng 10 phút để đạt độ định hình tốt (khoảng 50%). Với mức định hình này thường áp dụng bằng định hình hơi (blowing) vải trước khi hoàn tất ướt. 23 1.7.3. Là ép hơi Phương pháp định hình quần áo này không phải là quá trình hoàn tất nhưng cần xem xét bởi việc hoàn tất có thể ảnh hưởng tới những nếp nhăn bền. Trong khi là ép hơi (còn gọi là ép Hoffman), vải được ép phẳng giữa tấm trên có đục lỗ phẳng di động với tấm dưới cố định. Sau khi bàn ép đóng lại, hơi áp lực được xông qua vải, thông thường từ tấm trên tới tấm dưới (chu trình xông hơi). Sau đó bàn ép vẫn đóng, ngắt hơi và vải được giữ nóng trong một thời gian ngắn (chu kỳ hấp). Cuối cùng mở bàn ép và vải được làm nguội bằng cách hút khí qua nó, trong khi vải nằm trên tấm dưới. Chu kỳ là ép tối thiểu trong khoảng thời gian vài giây. Nhiệt độ và hàm ẩm thay đổi được biểu diễn (hình 1.12) Hình 1.12. Sự thay đổi nhiệt độ và hàm ẩm trong quá trình ép hơi Quá trình gia nhiệt cho vải chủ yếu bằng hơi bão hòa. Hàm ẩm ban đầu tăng khoảng 4% (từ C đến D – hình 1.12). Gia nhiệt hơi có thể tăng hàm ẩm 6%, nhưng giá trị thực tế người ta thường thấy thấp hơn bởi một phần nhiệt được dẫn nhiệt và bức xạ qua tấm trên và tấm dưới của thiết bị là ép. Nhiệt độ vải trong bất kỳ lúc nào cũng thường không nâng lên quá cao trên 100oC, ngay cả khi nhiệt độ hơi nước có thể cao tới 150oC. Khi len ở nhiệt độ trên 100oC thì không nên tăng thêm nữa, trừ khi len khô hoàn toàn. Thời gian cho điều đó xảy ra trong quá trình hấp hàm ẩm chỉ giảm nhẹ (thể hiện sự thay đổi hàm ẩm từ D tới E; hình 1.12) Số đo hàm ẩm cho thấy rằng giá trị cuối thấp hơn vài % so với trước khi là ép (F). Trong hình 1.12 cho thấy trong chu kỳ xông hơi, vải chuyển qua định 24 hình dính và được định hình bền khi nó đang làm nguội trong giai đoạn hút chân không. Để đạt định hình dính tối đa, hàm ẩm ban đầu của vải cần phải tăng đáng kể và vải được làm nguội trước khi lấy đi khỏi bệ dưới. Nếu hàm ẩm ban đầu quá thấp (khoảng 5%) có thể xảy ra định hình dính. Hàm ẩm và nhiệt độ thấp trong khi là ép có thể giảm cấp độ hồi nhàu của vải sau là ép. 1.7.4. Xử lý hơi trên máy văng kim Khi xử lý hơi trên máy văng kim, kích thước vải có thể thay đổi và định hình dính xảy ra với độ chính xác lớn hơn so với quá trình định hình hơi. Trong quá trình văng vải, kích thước vải được khống chế bằng cách cấp vải trên máy văng ở khổ vải định trước và lượng cấp bù hay cấp thiếu vải theo hướng dọc. Trên văng kim, vải được gia nhiệt trong thời gian ngắn (khoảng 20 đến 60 giây), bằng hơi bão hòa ở áp suất khí quyển rồi làm nguội bằng cách hút không khí qua vải. Xử lý hơi trên máy văng kim tương tự như định hình hơi, vải ở điểm C (hình 1.11) chuyển sang điểm D khi xông hơi và trở về gần C khi vải nguội. Như trong quá trình sấy văng, vải được hồi phục nhẹ giống như khi rời khỏi kim văng, độ định hình dính luôn dưới 100%. Hình 1.11 cho thấy hàm ẩm ban đầu của vải không quá thấp, hay hàm ẩm trong thời gian xử lý hơi không đủ cao để quá trình định hình dính có hiệu quả. Nếu vải rời khỏi kim văng ở một hàm ẩm và nhiệt độ cao hơn ngoài môi trường thì có thể sẽ xảy ra việc hồi phục ở một mức độ nào đó. 1.7.5. Định hình nấu, nhuộm và định hình hơi ướt Trong tất cả các quá trình này, vải len được làm ướt và sau đó định hình bền ở hàm ẩm bão hòa (34%) và nhiệt độ gần 100oC. Sau đó làm nguội vải ở 70oC trước khi tháo ra khỏi máy. Có thể thấy trên hình 1.3, vải ướt ở 100oC là trên nhiệt độ mà ở đó quá trình định hình xảy ra nhanh. Sự thay đổi các kích thước xảy ra trong quá trình này phụ thuộc vào một số các thông số, bao gồm cả các kích thước lúc vải được định hình bền (liên quan đến kích thước phục hồi vải ướt chưa định hình), mức độ định hình bền được đưa ra và xuất sứ của vải. Những mối quan hệ này là chưa được hiểu hoàn toàn và là mục tiêu nghiên cứu hiện nay. 25 1.7.6. Định hình hơi áp lực Trong quá trình định hình hơi áp lực, vải có hàm ẩm trong khoảng 5 đến 15%, được nằm xen kẽ với một vải lót và cấp vào thùng áp lực. Sau khi cấp hơi để loại không khí, vải được gia nhiệt bằng hơi bão hòa đến nhiệt độ giữa 110- 130oC trong một vài phút, hàm ẩm của vải có thể tăng tới cực đại khoảng 6-8%. Sau quá trình xử lý hơi áp lực, xả áp và làm nguội bằng cách hút không khí qua vải, khi đó sẽ có sự bay hơi của lượng ẩm hấp phụ trên vải. Hình 1.13. Sự thay đổi nhiệt độ và hàm ẩm trong quá trình định hình hơi áp lực Quá trình công nghệ tiêu biểu được minh họa trên hình 1.13, vải ban đầu ở nhiệt độ 20oC và hàm ẩm 14% (điểm C) được xử lý hơi áp lực ở nhiệt độ 120oC và hàm ẩm tăng lên 20% (điểm K). Việc định hình bền thích hợp có thể thực hiện trong những điều kiện như thế trong vài phút. Trong quá trình làm nguội thì nhiệt độ và hàm ẩm của vải sẽ quay về điểm C. Trong ví dụ này, quá trình tở vải có sức căng ở khoảng trên 50oC sẽ dẫn đến định hình dính (trạng thái giãn). Sức căng vải phải được kiểm soát cẩn thận, nếu không kết quả là độ co hồi phục của vải sẽ rất khó lặp lại hoặc khó khống chế. Một số máy định hình hới áp lực hiện đại được vận hành bằng băng tải, trên đó vải được đỡ và làm lạnh bằng hút khí ngay sau khi tở vải khỏi cuộn. Mức độ phục hồi phụ thuộc vào khả năng co của vải. Nếu vải được làm nguội và tở cuộn ở trên 50oC thì độ co phục hồi của vải có thể dễ dàng kiểm soát. Trong hình elip chấm gạch (hình 1.13) chỉ ra dãy các thông số gần đúng với thực tế. Như chỉ dẫn mũi tên chấm gạch, vải có hàm ẩm ban đầu khoảng 8% Hàm ẩm (%) 26 có thể mới đủ để thực hiện định hình dính thuận lợi. Vải có độ phục hồi ban đầu thấp hơn không thích hợp cho định hình dính hiệu quả. Sự thay đổi kích thước vải trong quá trình định hình hơi áp lực còn phụ thuộc vào các quá trình đã tiến hành trước, có nghĩa là vào mức định hình bền đã thực hiện trong các quá trình trước đó của vải. Với vải chưa hề được xử lý trước thì mức độ định hình bền sẽ cao hơn (như vải dệt thoi chưa nhuộm hoặc vải mẫu chưa được định hình nấu), (H.1.14) Hình 1.14. Sự thay đổi kích thước khi vải chưa hồi phục và định hình được định hình hơi áp lực (C~D~H) Trong ví dụ này, vải được hồi phục ướt và được điều hòa ở hàm ẩm 14% và nhiệt độ 20oC (tại điểm C; hình 1.14) và được cuộn kèm cùng với vải bọc bông đã điều kiện hóa. Đường cong ẩm của vải chạy giữa B và A, đối với vải chưa định hình, nó sẽ ít cong ứng với vùng lân cận tại hàm ẩm cực đại 20%. Xông hơi áp lực xảy ra ở hàm ẩm 22% (nghĩa là khoảng 8% trọng lượng nước ngưng tụ trong vải để nâng nhiệt độ vải từ 20 đến 130oC. Định hình bền đạt hiệu quả 100%. Vải được giữ bởi băng tải, kích thước của nó không thay đổi khi hàm ẩm tăng lên trong thời gian xông hơi. Vải sẽ cố để giãn do hiệu ứng ẩm và định hình bền khi bị nén ở điểm D. Đường cong ẩm của vải vừa định hình được chỉ dẫn theo đường FE. Người ta thấy rằng đường cong có cực đại và điểm này dịch chuyển tới hàm ẩm cao hơn so với vải chưa xử lý và chiều dài phục hồi của vải 27 ở hàm ẩm 14% tại G. Ngoài ra sự giãn nở ẩm cũng tăng và kích thước hồi phục ẩm của vải đã tăng từ A tới E. Độ co phục hồi vải sau quá trình định hình hơi áp lực sẽ tùy thuộc vào vải được giữ như thế nào trong thời gian làm nguội và điều hòa tới hàm ẩm môi trường. Nếu cuộn vải được tở ra ở nhiệt đọ phòng và hàm ẩm 14%, kích thước vải ở điểm C, nhưng kích thước phục hồi sẽ ở G, như vậy % độ co hồi phục sẽ là 100(C-G)/G. Đây là độ co hồi phục tạo ra bởi quá trình định hình dính của vải trong cuộn và độ co phụ thuộc theo hàm ẩm tăng trong quá trình hấp hơi áp lực. Thường các mẻ vải được tở cuộn khi còn ấm và trong khi hàm ẩm vải len còn cao hơn hàm ẩm môi trường. Vải sau đó được hồi phục khi nó được làm nguội và điều hòa, nếu vải không bị giữ thì việc định hình dính sẽ ít hơn so với vải được làm lạnh trên cuộn và kích thước thể hiện như tại điểm H. Độ co hồi phục được cho là 100(C-H)/C và độ co này nhỏ hơn so với vải được làm nguội trên máy. Độ co hồi phục lớn hơn có thể được xảy ra nếu vải được kéo giãn ra như khi nó được tở cuộn và được làm nguội trong điều kiện nhất định. Kéo giãn vải theo chiều sợi dọc cũng tạo nên sự co chút ít theo hường ngang và độ co hồi phục theo hướng ngang giảm tới điểm mà tại đó nó có thể có giá trị âm. Tính chất tiêu biểu cho vải đã qua định hình bền ở mức độ cao (như nhuộm, định hình nấu hoặc vải đã được định hình hơi áp lực ở giai đoạn trước), (hình 1.15) Trong ví dụ trước, vải được giả sử là đã hồi ẩm ở trong điều kiện 14% và nhiệt độ 20oC (tại điểm