Bài giảng Kiểm tra và phân tích vật liệu dệt - Phần 7: Kiểm tra chất lượng sợi

 diễn tính chất của một sợi.
 Hai tham số phổ biến là độ mảnh/chi số (fineness/count/lineary
density) và số vòng xoắn (twist).
3.1. Độ mảnh
 Mỗi loại sợi có yêu cầu khác nhau độ mảnh khác nhau.
 Việc đo đường kính sợi khó khăn (không tròn, biến dạng khi đo).
 Nếu kỹ thuật phù hợp thì vẫn đòi hỏi nhiều thời gian và số lần
đo.
 Một cách được ưa chuộng là đo chi số (count) của sợi và các vật
liệu của các giai đoạn trung gian. 25
3.1. Độ mảnh
 Một độ dài nhất định sẽ được đo đạc rồi đem đi cân.
 Công nghiệp dệt phát triển nhiều hệ thống kéo sợi khác nhau
theo khu vực phương pháp mô tả chi số/mật độ tuyến tính tùy
theo điều kiện nơi đó.
 Mật độ tuyến tính là đại lượng trực tiếp (khối lượng trên đơn vị
chiều dài), chi số là đại lượng gián tiếp (chiều dài trên đơn vị khối
lượng).
 Mỗi hệ thống mô tả độ mảnh sẽ thuộc một trong hai đại lượng
này.
 Một vấn đề đáng quan tâm là cần chọn một hệ thống chuẩn
chung.
 26
3.1. Độ mảnh
 Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa (International Organization for
Standardizations) năm 1956 đã chọn đại lượng trực tiếp (mật độ
tuyến tính) làm hệ thống toàn cầu.
 Tuy nhiên, vẫn còn nhiều nước chưa áp dụng hệ thống này một
cách rộng rãi.
3.1.1. Hệ thống trực tiếp (Direct system)
Hệ thống tex
 Đại lượng tex được định nghĩa là khối lượng (g) của một ngàn
(1000) mét nguyên liệu.
 27
3.1.1. Hệ thống trực tiếp (Direct system)
Hệ thống tex
 ℎố𝑖 푙ượ푛𝑔 (𝑔)
 tex = 1000
 ℎ𝑖ề à𝑖 ( )
Hệ thống denier
 Đại lượng denier được định nghĩa là khối lượng (g) của chín
ngàn (9000) mét nguyên liệu.
 ℎố𝑖 푙ượ푛𝑔 (𝑔)
 denier = 9000
 ℎ𝑖ề à𝑖 ( )
 28
3.1.2. Hệ thống gián tiếp (Indirect system)
Hệ thống chi số bông
 Do các nhà kéo sợi bông nghĩ ra.
 Được định nghĩa là số lượng con sợi (hank = 840 yard) cần thiết
để cân nặng một (1) pound (453,592g).
 Đối với sợi đại lượng chiều dài là 120 yard (1 lea) theo khối
lượng là grain (1 grain = 0,0648g; 7000 grain = 1 pound), đối với
sợi thô đại lượng chiều dài là xấp xỉ 20 yard, đối với cúi là 10 yard.
 ℎ𝑖ề à𝑖 ( ) 7000
 Chi số bông = 
 ℎố𝑖 푙ượ푛𝑔 (𝑔 𝑖푛) 840
 29
3.1.2. Hệ thống gián tiếp (Indirect system)
Hệ thống chi số len chải kỹ
 Là một hệ thống chi số gián tiếp khác, tương tự như hệ thống chi
số bông.
 Tuy nhiên giá trị của một con sợi của hệ thống này là 560 yard.
Hệ thống chi số len chải thô (Yorkshire)
 Một hệ thống chi số gián tiếp khác với một con sợi là 256 yard.
 Trong công nghiệp len chải thô có rất nhiều hệ thống chi số:
Irish, Galashield, Dewsbury, West of England.
 30
3.1.2. Hệ thống gián tiếp (Indirect system)
Hệ thống chi số mét
 Đây là hệ thống chi số khác biệt hoàn toàn.
 Đơn vị sử dụng cho chiều dài là mét, thường dùng trong công tác
xuất khẩu.
 Chi số hệ mét được định nghĩa là chiều dài (km) của một
kilogram (kg) nguyên liệu.
 31
3.1.1. Hệ thống gián tiếp (Indirect system)
Bảng chuyển đổi
 Chi số bông (Nec) = 590.5 ÷ tex
 Chi số mét (Nm) = 1000 ÷ tex
 Chi số len chải kỹ (New) = 885.8 ÷ tex
 Chi số len chải thô (Ney) = 1938 ÷ tex
 denier = 9*tex
 32
3.2. Hệ số xoắn của sợi (Yarn twist)
 Đối với sợi filament, số vòng xoắn chỉ vừa đủ để các filament
liên kết với nhau, phục vụ cho các quy trình xử lý tiếp theo.
 Đối với sợi xơ ngắn thì các vòng xoắn sẽ kết nối các xơ riêng lẻ
lại với nhau để tạo ra sợi.
3.2.1. Hướng xoắn (Twist direction)
 Vòng xoắn được cấp cho sợi hoặc cùng chiều kim đồng hồ
(clockwise) hoặc ngược chiều kim đồng hồ (anticlockwise).
 Thường được biểu diễn là hướng xoắn S hoặc hướng xoắn Z.
 33
3.2.1. Hướng xoắn (Twist direction)
 34
3.2.1. Hướng xoắn (Twist direction)
 Hướng xoắn rất quan trọng đối với việc chập sợi.
 Mức độ xoắn (twist level) được diễn tả bằng số vòng xoắn
(twist/turn) trên một đơn vị dài (m, cm).
 Một vấn đề quan tâm đó là số vòng xoắn không thể hiện được
góc xoắn.
 35
3.2.2. Hệ số xoắn (Twist factor)
 Góc xoắn là một hệ số cho biết tính chất của sợi.
 Mức độ xoắn thấp thì góc xoắn thấp, sợi mềm mại, xốp. Ngược
lại sợi sẽ bền hơn, cứng hơn và chặt hơn.
 Trường hợp bị xoắn quá mức (over-twisted) thì sợi sẽ rất cứng,
dễ đứt và bị xoắn kiến (snarl) khi không có lực căng.
 Do đó góc xoắn (twist angle) là một hệ số cần phải được chú
trọng mặc dù đa số các thiết bị đo độ xoắn chỉ thường dùng đại
lượng “số vòng xoắn trên đơn vị chiều dài”.
 36
3.2.2. Hệ số xoắn (Twist factor)
 tan θ = πd/L
 L = 1/số vòng xoắn trên đơn vị dài.
 d = ℎ ẩ푛 푠ố (푡푒 )
 tan θ = số vòng xoắn * ℎ ẩ푛 푠ố (푡푒 )
 Hệ số xoắn thường được biểu diễn như sau:
 푠ố 푣ò푛𝑔 표ắ푛 = K/ 푡푒 
 Đối với hệ tex: K = số vòng xoắn/m * 푡푒 .
 Đối với hệ chi số bông: K = số vòng xoắn/inch ÷ ℎ𝑖 푠ố ô푛𝑔.
 37
3.2.2. Hệ số xoắn (Twist factor)
 Mục đích sử dụng của sợi xơ Hệ số xoắn theo hệ tex
 ngắn
 Sợi ngang chập 2900 – 3200
 Sợi ngang nồi khuyên 3200 – 3500
 Sợi dọc nồi khuyên 3800 – 4300
 Sợi voile 4900 – 5300
 Sợi crepe 5700 – 7700
 Sợi rotor 3700 - 4700
 Hệ số xoắn phụ thuộc vào loại xơ (hình dạng mặt cắt ngang, hệ
số ma sát), chiều dài xơ (xơ dài thì hệ số xoắn thấp hơn) và mục
đích sử dụng.
 38
3.2.3. Đường cong độ xoắn/độ bền
 39
3.2.3. Đường cong độ xoắn/độ bền
 Mục đích của xoắn cho sợi xơ ngắn là liên kết các xơ, tạo độ bền
cho sợi.
 Khi độ xoắn thấp, có lực tác dụng, sợi đứt do trượt xơ (không
phải do đứt xơ).
 Khi độ xoắn tăng, độ liên kết giữa các xơ tăng, sợi bền hơn, chặt
hơn.
 Có một mức độ xoắn tối ưu (optimum) mà nếu vượt qua thì độ
bền sợi sẽ giảm.
 40
Loại sợi Tính chất tổng quát của sợi
Sợi xơ ngắn Cảm giác tay rất mềm mại, khả năng che phủ tốt, tạo
 Bông chải thô cảm giác thoải mái cao, độ đều và độ bền tương đối.
 Bông chải kỹ
 Len chải thô
 Len chải kỹ
 Lanh Độ đều và độ bền rất cao, có thể rất mảnh, cảm giác
Sợi filament liên tục tay vừa phải, khả năng che phủ kém.
 Thiên nhiên
 Phi tổng hợp
 Tổng hợp Nhẹ nhưng khả năng che phủ tốt. Độ đầy đặn cao.
Sợi xốp cao (High bulk yarn)
 Xơ ngắn
 Filament liên tục Độ co giãn cao, cảm giác tay tốt và khả năng che phủ
Sợi co giãn tốt
 Filament liên tục
Sợi đặc biệt
 Vỏ xe Mang tính chức năng, được thiết kế để đáp ứng
 Cao su những điều kiện cần thiết.
 Sợi lõi
 Cáp 41
 Phim
Sợi mới
 7.2 : Thí nghiệm sợi
I. Giới thiệu
 Quy trình sản xuất cần phải được đảm bảo chất lượng ở mọi
khâu.
 Thí nghiệm là một công cụ để đảm bảo chất lượng.
 Cần ghi nhớ hai điều: dù vật liệu được thí nghiệm tốt đến mấy
thì chất lượng của vật liệu vẫn không cải thiện (thiết bị thí nghiệm
không thể quyết định yếu tố này.); cần phải có người đưa ra quyết
định khi cần thiết.
 Có nhiều nguyên nhân đòi hỏi phải thực hiện thí nghiệm: xác
định tính chất nguyên liệu, nghiên cứu và phát triển quy trình, đáp
ứng nhu cầu khách hàng.
 42
II. Tại sao phải thí nghiệm sợi?
2.1. Lựa chọn nguyên liệu
 Xơ để kéo sợi, vấn đề là sự khác biệt giữa các xơ.
 Phòng bệnh hơn chữa bệnh.
2.2. Kiểm soát quy trình
 Nếu không kiểm soát tốn tiền, thời gian sản xuất ra sản phẩm
kém chất lượng.
 Phát hiện vấn đề càng sớm, quy trình càng mau ổn định.
 Cần đưa ra tiêu chuẩn.
 43
2.3. Nghiên cứu và phát triển
 Khi thực hiện thí nghiệm, cần phải đánh giá mọi sự thay đổi đến
sản phẩm hoặc quy trình xử lý.
 Thí nghiệm trên vật liệu cho kết quả đáng tin cậy nhất.
2.4. Kiểm tra sản phẩm
 Nếu quy trình được kiểm soát hoàn hảo, không cần công đoạn
này.
 Đây được coi là giải pháp cuối cùng nhưng hậu quả sẽ rất nặng
nề.
 44
2.5. Các yêu cầu của khách hàng
 Khách hàng đưa ra yêu cầu qua các tiêu chuẩn kỹ thuật.
 Khách hàng có quyền trả sản phẩm nếu không đạt yêu cầu.
 Các tiêu chuẩn cần chú ý: mật độ tuyến tính, hướng xoắn, mức
độ xoắn, độ bền, độ đều (sợi xơ ngắn) và độ bền quăn (crimp
rigidity) (filament liên tục).
 45
III. Thành phần tạp trong nguyên liệu
3.1. Tạp trong bông
 Lượng tạp trong bông được xác định bằng máy phân tích tạp
(trash analyzer).
 Bông có diện tích bề mặt cao hơn các hạt bụi dùng dòng khí.
 Bông được tách ra (lint) vẫn có thể còn tạp đưa lại vào máy.
 Máy cũ chỉ tách tạp và bông, máy hiện đại phân tạp theo kích
thước hạt.
 Nếu tính được lượng tạp trước và sau khi làm sạch hiệu suất
làm sạch (cleaning efficiency).
 46
3.1. Tạp trong bông
 47
3.2. Mỡ và dầu trong len
 Người sử dụng len quan tâm lượng len sạch sau khi loại tạp
(yield of raw wool).
 Tạp được loại bằng giặt huyền phù (emulsion scouring).
 Len hút ẩm còn tạp thì không, mức độ hút ẩm tùy thuộc điều kiện
môi trường.
 Cần loại ẩm để đo chính xác. Do đó, cần phải sấy khô để đo đạc,
sau đó sẽ đưa độ ẩm chuẩn vào.
 48
3.2. Mỡ và dầu trong len
 Quy trình như sau:
  Chuẩn bị mẫu xơ len.
  Sấy khô thật kỹ ở 1050C trong lò (oven).
  Cân chính xác mẫu khô trong bình.
  Mẫu được giặt sạch trong một cốc (beaker) bằng dung dịch
 xà phòng loãng và kiềm loãng là chất tẩy (detergent).
  Mẫu đã giặt được xả bằng nước ấm để loại bỏ tạp và chất tẩy.
  Sấy lại mẫu thật kỹ ở 1050C trong lò.
  Cân lại mẫu sạch/khô thật chính xác.
 49
3.2. Mỡ và dầu trong len
 Lượng len sạch được tính toán dựa trên khối lượng khô
 푅
 (1+ )
 100
 Len sạch (yield) % = 푅 * 100
 + 
 100
 Trong đó: M = khối lượng khô của mẫu len ban đầu
 m = khối lượng khô của mẫu đã giặt
 R = độ hồi ẩm chuẩn
 50
IV. Mật độ tuyến tính (Linear density)
 Một con sợi (hank) được quấn lên cửi (wrap reel) rồi cân.
 Chiều dài thường dùng 100m (hệ tex, 100 vòng * 1m) hoặc 120
yards (80 vòng * 1.5 yards).
 Chiều dài sợi phụ thuộc lực căng quấn ống.
 Kích thước con sợi được đo bằng một thiết bị đo con sợi (skein
gauge) để điều chỉnh kết quả.
 51
V. Độ săn/xoắn (Twist)
 Số vòng xoắn cần có trên sợi thô, sợi con để giữ các xơ với nhau.
 Độ săn tạo cho sợi tính chất cần thiết (độ bền, độ xốp, độ mềm
mại,).
5.1. Hướng xoắn (Twist direction)
 Hướng S thì sợi sẽ quay ngược
chiều đồng hồ, hướng Z sợi
quay cùng chiều đồng hồ.
 Hướng xoắn không ảnh
hưởng lên tính chất sợi đơn.
 52
5.2. Đo độ săn/xoắn
 Độ săn phân bố không đồng đều trên suốt thân sợi.
 Tối thiểu một (1) mét sợi phải bỏ đi giữa hai lần đo liên tiếp.
 Có hai cách tở sợi: hai đầu búp sợi (over-end delivery) hoặc thân
búp sợi (side unrolling delivery).
 Có hai phương pháp chính để đo độ săn: phương pháp duỗi thẳng
xơ (straightened fiber) và phương pháp xoắn ngược (twist
contraction).
 53
5.2.1. Phương pháp duỗi thẳng xơ (Straightened fiber method)
 Sợi được kẹp hai đầu với lực căng chuẩn.
 Khoảng cách giữa hai kẹp thường ngắn hơn chiều dài sợi (1cm/1
inch).
 Một đầu kẹp xoay đến khi kim tách có thể di chuyển từ kẹp này
sang kẹp kia (các xơ song song nhau).
 Độ xoắn tính theo công thức
 푆ố 푣ò푛𝑔 푞 ủ ẹ 
 Độ xoắn = 
 ℎ𝑖ề à𝑖 ẫ 
 54
5.2.1. Phương pháp duỗi thẳng xơ (Straightened fiber method)
 55
5.2.2. Phương pháp xoắn ngược (Twist contraction method)
 Khi sợi được xoắn thì chiều dài sợi giảm (xơ xoắn lại).
 Khi tở xoắn, sợi trở lại chiều dài cũ.
 Chiều dài sử dụng thường là 25cm, một đầu cố định, một đầu gắn
vào một cây kim.
 Đầu cố định xoay để tở xoắn, đầu gắn kim di chuyển trên thước
chia độ.
 Tiếp tục tở xoắn đến khi kim trở về vị trí ban đầu.
 푆ố 푣ò푛𝑔 푞 ủ ẹ 
 Độ xoắn = 
 2 ∗ ℎ𝑖ề à𝑖 ẫ 
 56
5.2.2. Phương pháp xoắn ngược (Twist contraction method)
 57
VI. Độ bền của sợi (Yarn tenacity)
 Độ bền của sợi là tính chất quan trọng.
Việc đo độ bền gọi là thí nghiệm bền kéo (tensile testing).
 Đo độ bền kéo của sợi là tác dụng tải dọc trục sợi (axis),
tải được đo bằng g, kg, N.
 Độ giãn của sợi cũng được đo đạc, độ giãn khi sợi đứt
gọi là độ giãn đứt (breaking extension) được đo bằng
cm, mm hoặc phần trăm.
 58
6.1. Đường cong tải/độ giãn (Load/elongation curve)
 Tải và độ giãn có thể được biểu diễn bằng đồ thị.
 Đồ thị này gọi là đường cong tải/độ giãn, biểu diễn sự thay đổi
của mẫu từ khi tải và độ giãn là không (zero) cho đến lúc mẫu bị
phá hủy.
6.2. Độ bền
 Để đo độ bền của sợi, cần phải xét đến ảnh hưởng của độ mảnh.
 Do đó, đại lượng được sử dụng ở đây là ứng suất và biến dạng
(stress and strain) thay cho tải và độ giãn (load and elongation).
 59
6.2.1. Ứng suất (Stress)
 Ứng suất thay cho tải vì ứng suất liên quan đến độ mảnh của
mẫu.
 Vì diện tích cắt ngang (cross-sectional area) của sợi khó đo đạc
nên phải dùng ứng suất riêng (specific stress)
 ả𝑖
 Ứng suất riêng = 
 ậ푡 độ 푡 ế푛 푡í푛ℎ
 Đơn vị của ứng suất thường là g/tex hoặc g/dtex, nếu theo hệ SI
thì ứng suất là N/tex.
 60
6.2.2. Biến dạng (Strain)
 Biến dạng được dùng vì xem sự gia tăng chiều dài là một tỷ lệ
của chiều dài ban đầu.
 Biến dạng không có thứ nguyên, và thường được dùng ở dạng
phần trăm (percentage %).
 Độ 𝑔𝑖ã푛 ( )
 Biến dạng = 
 ℎ𝑖ề à𝑖 푛 đầ ( )
 Phần trăm độ giãn = biến dạng * 100
 61
6.3.Đo độ bền của sợi
 Một con sợi (120 yard) được đặt lên
các móc của thiết bị đo.
 Móc dưới sẽ di chuyển xuống dần
với tốc độ không đổi.
 Đến khi nào tất cả các sợi trong con sợi
hoàn toàn bị phá hủy thì dừng.
 62
6.3.Đo độ bền của sợi
 Để chính xác hơn thì đo sợi đơn.
 Một tải được tác dụng lên sợi. Giá trị
độ giãn của sợi khi đứt và lực làm đứt
đều được ghi chú.
 Các thiết bị hiện đại sẽ vẽ đồ thị.
 63
VII. Độ đều của sợi (Yarn eveness)
 Quá trình phát triển (xơ thiên nhiên), thông số gia công xử lý (xơ
nhân tạo) gây ra các khác biệt khó kiểm soát.
 Các xơ không luôn song song, giữa các đầu xơ có khoảng trống,
chồng chập nhau nếp gấp, nút thắt không đều
(uneveness/irregularity) về độ mảnh.
7.1. Ảnh hưởng của độ không đều trên sợi
 Độ bền sợi ảnh hưởng bởi độ mảnh không đều các quy trình
sau (dệt thoi, dệt kim).
 Sợi kém bền năng suất thấp.
 64
7.1. Ảnh hưởng của độ không đều trên sợi
 Ngoài sợi, độ không đều còn ảnh hưởng vải (ngoại quan/visual
appearance, khả năng hấp thụ thuốc nhuộm/dyeability, trọng lượng
vải/weight uniformity).
 Vải dệt thoi xuất hiện sọc ngang.
 Vải dệt kim đan ngang phẳng đòi hỏi độ đều cao.
 Vòng xoắn tăng nơi sợi mảnh khả năng nhuộm khó hơn.
 Độ đều về trọng lượng vải ảnh hưởng bởi độ đều trên sợi (ngành
giấy, lọc).
 65
7.2. Nguyên nhân của độ không đều trên sợi
 Hai yếu tố chính: sai biệt về đường kính xơ và sai biệt về cách
sắp xếp xơ.
 Xơ nhân tạo sai biệt ít (điều kiện sản xuất) nhưng xơ thiên nhiên
sai biệt rất cao (thời tiết, độ chín, các xử lý, sự đa dạng về
loài/giống.
 Đối với nguyên nhân thứ hai chủ yếu do thiết bị (machinery) và
người vận hành.
 66
7.4. Độ bền nhăn/quăn (Crimp rigidity)
 Là tính chất quan trọng bậc nhất của sợi giún/biến đổi cấu trúc
(textured yarn).
 Sợi được chọn ra sao cho có có thể chịu một lực tải là 0.09g/dtex
(0.1g/denier).
 Con sợi một đầu cố định, một đầu treo hai tạ (1 nhẹ, 1 nặng).
 Đưa con sợi vào xy lanh chứa đầy nước (200C) trong 2 phút.
 Bỏ tạ nặng khỏi con sợi, sau 2 phút đọc giá trị trên thước đo.
 67
7.4. Độ bền nhăn/quăn (Crimp rigidity)
 Độ bền nhăn/quăn là sự giảm chiều dài sợi
sau khi loại bỏ tải tác dụng, tính bằng phần
trăm chiều dài sợi ban đầu.
 68