Nghiên cứu đề xuất biện pháp công nghệ giảm độ xù lông sợi con

2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
   1. Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu 2 loại sợi Ne30COCD và sợi Ne 32CVCD 60/40

1. Phương pháp nghiêm cứu

Các mẫu được để trong điều kiện tiêu chuẩn 24h trước khi thí nghiệm (độ ẩm W= 65%±2;Nhiệt độ T= 22⁰C±2) Nghiên cứu tài liệu liên quan đến công nghệ sợi, chất lượng sợi và đặc biệt là độ xù lông sợi. Tổng hợp, phân tích độ xù lông của sợi trong khoảng thời gian nhất định. Khảo sát tình hình sử dụng máy Uster phục vụ quản lý chất lượng sợi tại một số doanh nghiệp điển hình. Phối hợp với các doanh nghiệp có Uster Tester 5 để triển khai nghiên cứu thực nghiệm độ xù lông sợi.

Sử dụngứng dụng vẽ sơ đồ biểu diễn sự biến đổi của độ xù lông theo thời gian phối hợp thống kê phân tích tổng hợp, tra cứu cẩm nang kỹ thuật công nghệ sợi, dệt để thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu. Nghiên cứu thí nghiệm trên các máy Uster Tester 5theo TCVN về đo khuyết tật và đo độ không đều của sợi [2]

1. Độ xù lông của sợi con nồi – khuyên – cọc

Trong kéo sợi cổ điển nồi – khuyên – cọc, dải xơ có bề rộng B ra khỏi đường nén suốt trước bộ kéo dài với độ duỗi thẳng song song cao, được khuyên quay quanh nồi xe săn tạo sợi tại tam giác kéo sợi và đồng thời được quấn lên ống lắp chặt trên cọc sợi nhờ cọc quay nhanh hơn khuyên. Như vậy, khu vực tạo sợi là tam giác kéo sợi hoàn toàn được kiểm soát bởi đuôi sợi được giữ lại đường nén suốt trước và đầu sợi được quấn lên ống. Một vòng quay của khuyên tạo một vòng xoắn trên sợi và sợi được kéo ra với tốc độ bằng suốt trước đảm bảo độ săn trên sợi ổn định đúng với độ săn thiết kế. Hơn nữa, do hiện tượng dịch chuyển các xơ vào trong lõi sợi mà tất cả các xơ đồng thời được xe săn và tham gia phần lớn độ dài vào cấu trúc sợi giúp cho sợi cổ điển nồi – khuyên – cọc. Sợi có cấu trúc chặt chẽ gần với cấu trúc sợi lý tưởng và coi như cấu trúc tiêu chuẩn để các loại sợi kéo ra bằng các phương pháp khác dựa vào đó để so sánh đánh giá [3].

Hình 1. Sự xuất hiện các đầu xơ bên ngoài tam giác kéo sợi

Những đầu xơ, những vòng xơ rất nhỏ nhô ra khỏi bề mặt sợi làm cho sợi bị xù lông. Trên thực tế kéo sợi từ xơ ngắn không thể tránh khỏi hiện tượng các đầu xơ nhô ra ngoài sợi. Điều đáng quan tâm là số đầu xơ nhô ra ngoài bề mặt sợi nhiều hay ít và chiều dài của chúng. Nếu đầu xơ ngắn ta không lo ngại đến độ xù lông của sợi.

Độ xù lông phụ thuộc phương pháp kéo sợi, mức độ duỗi thẳng và song song của xơ trong sợi, độ xoắn, chi số sợi loại xơ và nhiều yếu tố khác. Sợi cổ điển (nồi- khuyên - cọc) độ xù lông sợi là chỉ tiêu phụ thuộc vào yêu cầu khách hàng sản suất công đoạn sau, có những mặt hàng dệt cần hạn chế độ xù lông sợi (vải dệt kim, vải dêt thoi) nhưng có những mặt hàng độ xù lông càng cao càng tốt (vải cào lông). Dựa vào yêu cầu của khách hàng mà các nhà sản xuất sợi muốn đáp ứng mọi chỉ tiêu đó. Đối với vải dệt thoi, vải dệt kim độ xù lông làm tăng độ ma sát và làm cho bề mặt vải vón kết trên sau một thời gian sử dụng.

1. Phương pháp đo độ xù lông sợi con trên máy Uster Tester

Thiết bị này sử dụng một nguồn sáng đơn sắc (tia lade) chiếu vào những xơ nhô ra ngoài thân sợi nhờ các tia sáng song song sau khi đi qua lăng kính. Thân sợi có màu đen không trong suốt. Một cảm biến quang tiếp nhận ánh sáng tán xạ được tập hợp lại qua hệ thống lăng kính. Ánh sáng tán xạ tác động lên xơ riêng biệt nghĩa là những đầu xơ nhô ra ngoài thân sợi trở nên sáng. Tín hiệu điện ở đầu ra của cảm biến quang tỉ lệ với độ xù lông của sợi. Tín hiệu được số hoá thành độ xù lông H. Độ xù lông H đo trên máy Uster Tester là tổng chiều dài các đầu xơ nhô ra ngoài thân sợi tính trên chiều dài sợi 1cm. Tổng chiều dài các đầu xơ tính bằng cm.[4]

Công thức tính độ xù lông: 

H_i . Độ xù lông ở centimet thứ i

n . Số centimet trong một mẫu thử dài 1000m

Hình 2. Nguyên lý đo độ xù lông trên máy thí nghiệm Ustet Tester

Ví dụ:  H = 5  có nghĩa là tổng chiều dài các đầu xơ = 5cm nhô ra ngoài thân sợi trên một đoạn sợi dài 1cm.

Giá trị độ xù lông đo được H tính trung bình trên toàn bộ chiều dài mẫu thử 1000. Sự biến thiên của độ xù lông còn được thể hiện trên biểu đồ giống như biểu đồ biến động khối lượng.

Hình 3. Sự biến đổi độ xù lông theo chiều dài sợi

3. Kết quả nghiên cứu và bàn luận
   1. Đánh giá độ xù lông của 2 loại sợi

Kết quả thí nghiệm xác định độ xù lông của 2 loại sợi Ne 30 COCD và Ne 32 CVCD 60/40 được trình bày trên bảng 3.1 và 3.2

Bảng 3.1. Độ xù lông sợi Ne30COCD

Thời gian chạy khuyên	Độ xù lông (H)
120h	6.19
240h	6.63
300h	6.98

Hình 4: Biểu đồ độ xù lông sợi Ne 30COCD

Hình 5. Giá trị thống kê Uster Statistics 2018 về độ xù lông sợi

H của sợi Ne30 COCD

Bảng 3.2. Độ xù lông sợi Ne32 CVCD 60/40

Thời gian chạy khuyên	Độ xù lông (H)
120h	6.27
240h	6.57
300h	7.01

Hình 6: Biểu đồ độ xù lông sợi Ne 32CVCD 60/40

Hình 7. Giá trị thống kê Uster Statistics 2018 về độ xù lông sợi

H của sợi Ne32 CVCD 60/40

Theo tiêu chuẩn ngành [5] giới hạn cho phép độ xù lông của sợi Cotton và sợi pha Ne 30, 32 độ xù lông không quá 5,6. Theo giá trị thống kê Uster Statistics 2018 giá trị trung bình khi thời gian chạy khuyên từ 120h đến 240h lần lượt có giá trị trung bình là 6.19; 6.63 và 6.27; 6.57 nằm trên đường 75% có nghĩa là có trên 75% các nhà sản xuất sợi trên thế giới đang sản xuất sợi có độ xù lông bằng hoặc tốt hơn loại sợi này như vậy sợi sản xuất ra đạt chất lượng trung bình. Nếu thời điểm 240h ta không tiến hành thay khuyên để khuyên chạy tiếp đến 300h thì giá trị trung bình tại thời điểm 300h là 6.98 và 7.01 theo giá trị thống kê Uster Statistics 2018 như vậy có 95% các nhà sản xuất sợi trên thế giới có độ xù lông bằng hoặc tốt hơn loại sợi này. Như vậy sợi sản xuất ra đạt chất lượng kém.

1. . Lựa chọn thời gian chạy khuyên G hợp lý trên máy kéo sợi con G32

Các yếu tố ảnh hưởng đến phát nhiệt, tản nhiệt, hao mòn:

Tốc độ cọc sợi càng cao nhiệt lượng phát ra của khuyên cũng cao. Trong cùng nhiệt độ phòng, nhiệt độ của khuyên cũng cao sau thời gian sử dụng liên tục. Thực tế cho thấy: Khuyên trượt trong cùng tốc độ sợi, cài đặt tốc độ cọc chậm, đường kính nồi lớn hơn so với tốc độ cọc, đường kính khuyên nhỏ có lượng phát ra nhiệt thấp hơn.

Hệ số ma sát giữa nồi và khuyên. Hệ số ma sát càng lớn lượng phát nhiệt càng cao. Khi đồng thời sử dụng khuyên mới và nồi mới, do ma sát khô cùng loại kim loại, hệ số ma sát cao. Lúc này sử dụng cùng khuyên có trọng lượng cao khi quấn ống, sẽ làm cho sợi được ổn định hơn đồng thời làm cho lượng phát nhiệt ma sát sát khuyên tăng lên nhiều, nồi dễ bị hao mòn. Cho nên khi thay khuyên mới hoạt động cần có một thời gian gọi là ‘‘thời kỳ thuần thục’’, làm cho mặt khuyên mài vào nồi sáng bóng lên, đồng thời thông qua một khoảng thời gian vận hành, chất dầu dính trên bề mặt khuyên đường chạy quanh nồi hình thành một lớp màng mỏng, rất mỏng làm cho nó trở thành trạng thái ma sát viền, có tác dụng ổn định hệ số ma sát. Sau khi khuyên mới được lắp cũng có một khoảng thời gian để tiếp xúc giữa khuyên và nồi ăn khớp nhau hơn. Thông thường độ xù lông của sợi xảy ra khi lúc búp sợi nhỏ và lúc búp sợi gần đầy. Tỷ lệ xù lông ít nhiều có mỗi quan hệ trực tiếp đến sản xuất sản phẩm, chất lượng và hiệu suất của thiết bị nhất là trước và sau khi thay khuyên.

Hình 8. Độ mòn của khuyên thời gian 300 h sử dụng

Khuyên khi làm việc được trượt trên miệng nồi phần tiếp xúc giữa khuyên và nồi chịu áp lực rất lớn, hơn nữa độ cứng nồi cao hơn khuyên. Do đó sinh ra hiện tượng phát nhiệt và hao mòn. Công suất ma sát tiêu hao của cuộn sợi thép bằng với lực cản ma sát và tốc độ trượt. Công suất ma sát toàn bộ đều chuyển hóa thành nhiệt lượng, một phần trong đó truyền cho khuyên, phần còn lại dọc theo phần tiếp xúc với nồi lần lượt phân tán lên trên và hướng xuống dưới. Do dung lượng nhiệt của khuyên lớn, vị trí tiếp xúc khuyên xung quanh nồi nhanh chóng thay đổi chu kỳ, do đó nhiệt tản nhanh, không sinh ra tăng nhiệt độ cao. Nhưng thể tích khuyên rất nhỏ, dung lượng nhiệt rất nhỏ, chiều dài chân trong dưới phần tiếp xúc rất ngắn, nhiệt lượng tích tụ không dễ phân tán do đó cục bộ phần tiếp xúc khuyên tăng nhiệt nhanh, hình thành chịu lửa mềm hóa, hao mòn nhanh chóng [6].

Nguyên tắc chọn khuyên thường dựa vào 3 yếu tố: Mã hiệu khuyên, tốc độ cọc và chi số sợi. Với máy kéo sợi Rieter G32 sử dụng khuyên Bracker phù hợp đảm bảo được chất lượng sợi tối ưu nhất. Tuy nhiên thời gian sử dụng khuyên là vấn đề cần được quan tâm để đảm bảo chất lượng sợi. Nhất là độ xù lông sợi phụ thuộc vào trọng lượng của khuyên và thời gian sử dụng khuyên.

Kết Luận

Nhóm nghiên cứu khuyến cáo các doanh nghiệp dệt sợi nên quan tâm đến lịch xích thay khuyên để đảm bảo quá trình cahyj máy khuyên không bị mòn và tự bật ra khỏi nồi. Khi khuyên tự bật ra khỏi nồi, công nhân đứng máy tự lắp khuyên .Việc này ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sợi, do khuyên lắp vào mày không đồng đều thời gian nên rất khó kiểm soát khuyên bị mòn ở mức độ nào dẫn đến tình trạng độ xù lông tăng khó kiểm soát.

Quy định thời gian thay khuyên là yếu tố quan trọng góp phần làm giảm độ xù lông của sợi. Trường hợp khuyên tự bật ra khỏi nồi lúc đó mới thay khuyên sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình đi tua và xử lý máy của công nhân và giảm chất lượng sợi (nhất là độ xù lông sẽ không được đảm bảo). Độ xù lông của sợi khi để khuyên chạy với thời gian 300h cho ta thấy chất lượng 2 loại  sợi Ne 30 COCD và Ne 32 CVCD 60/40  so với tiêu chuẩn lần lượt là 12,4%; 12,5% và sợi nằm trên đường 95% do đó cần thiết phải thay khuyên trong khoảng thời gian 240h để đảm bảo điều kiện của khuyên không ảnh hưởng đến chất lượng sợi.

Ngày nhận bài: 20/8/2022

Ngày phản biện: 26/8/2022

Tài liệu tham khảo

[1]. Trần Quang Nghị (2013) Giáo trình công nghệ sợi – Nhà xuất bản Văn hóa văn nghệ thành phố Hồ Chí Minh.

[2] TCVN 5442:1991 và 5364: 1991

[3]. TS. Nguyễn Minh Tuấn (2017) Giáo trình Cấu trúc sợi- Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội.

[4]. Uster® Tester 5 Application handbook, Laboratory system for the measurement of yarns, rovings and slivers, The yarn inspection system, V1.3 December 2008

[5] TCVN 85:2002

[6]. Kỹ thuật máy con (1996) Bộ công nghiệp – Trường kinh tế KTCN Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh