Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VỀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VỀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM

Tải bản đầy đủ - 0trang

Luận Văn Tốt Nghiệp



2.1.2 Tình hình chung sợi polyester



Hình 2.9: Tổng tiêu thụ sợi toàn cầu từ 2008-2017

(Nguồn: Báo cáo của The Fiber Year Consulting 2017)

Trong giai đoạn 2008-2016, tổng tiêu thụ sợi dài polyester toàn cầu đã tăng

trung bình 7.3%/năm, so với tốc độ tăng trưởng 0.2%/năm của sợi cotton và

tốc độ tăng trưởng 2.4%/năm của sợi ngắn. Tỷ trọng của sợi polyester trong

tổng tiêu thụ đã tăng từ 33% (2008) lên 45% (2016).( hình 2.1)

Sự phổ biến của sợi polyester là nhờ vào việc ứng dụng rộng rãi của nó trong

ngành dệt may (cho các sản phẩm giày dép, quần áo, đồ dùng gia đình) và

trong công nghiệp (lốp xe, dây an toàn)

2.1.3 Ứng dụng của sợi Polyester tái sinh từ PET phế thải

Nhu cầu tái chế PET toàn cầu đã thấy một sự thay đổi mô hình do sự nâng

cao nhận thức của người tiêu dùng. Sợi xuất hiện như là phân khúc sử dụng

cuối cùng lớn nhất và chiếm hơn 44% tổng doanh thu thị trường trong năm

2016. Các vật liệu sợi này được sử dụng trong thảm, chăn, quần áo và các ứng

dụng dệt khác.



32



Luận Văn Tốt Nghiệp



Hình 2.10: Khối lượng thị trường R-PET toàn cầu (cuối năm 2016 (%)).

Do tính chất của nhựa PET nên sau khi tái sinh đa phần người ta sử dụng hạt

nhựa tái sinh vào trong ngành công nghệ dệt may. Xơ sợi là phân khúc lớn

nhất trong năm 2016 và dự kiến sẽ tiếp tục thống trị vào năm 2025 cả về khối

lượng lẫn doanh thu. Các loại vật liệu quần áo khác nhau như áo phông và áo

jacket sử dụng chất xơ được sản xuất từ PET tái chế. Chất xơ cũng được sử

dụng trong sản xuất vỏ bọc ghế ô tô, ghế sofa và ghế bọc ghế, thảm và nhiều

thứ khác nữa.

Sợi polyester được sản xuất dưới hai loại : loại thường dùng trong sinh hoạt

và có độ bền cao dùng trong kỹ thuật. Loại dùng trong sinh hoạt, chủ yếu sử

dụng trong may mặc như quần áo lót, áo mặc ấm, áo quần mùa hè…vì sợi

polyester tuy hút ẩm kém, nhưng nhờ tính mao dẫn sợi vẫn hút mồ hôi và phân

tán ra môi trường bên ngoài.

Nhờ tính cách nhiệt cao, sợi polyester được dùng để nhồi vào gối, chăn bông

và áo bông, vừa ấm vừa dễ giặt sạch.

Đối với sợi polyester có độ bền cao được sử dụng trong công nghiệp như

dùng làm băng chuyền trong sản xuất giấy, băng tải trong dây chuyền tráng

cao su…, làm vải lọc, dùng làm lưới đánh cá, dây neo tàu, dây thừng[6].



33



Luận Văn Tốt Nghiệp



Hình 2.11: Các sản phẩm từ sợi Polyester.

2.2 Cấu tạo sản phẩm sợi dệt

2.2.1 Nguyên liệu tạo sợi polyester

Polyester được hình thành từ một phản ứng hóa học giữa acid và rượu.

Nhóm chức ester được hình thành do quá trình tương giữa các nhóm chức acid

và rượu nối các phần còn lại của các phần tử phản ứng.

Có nhiều loại polyester đi từ các loại monomer khác nhau, trong đó loại

polyester dùng để sản xuất sợi là loại polyester đi từ acid terepthalic và

etylenglycol và polymer tương ứng gọi là polyethylenterepthtalat

Hiện nay, người ta đã sử dụng nguồn polyester từ chai nhựa PET phế liệu

thông qua quá trình tái chế, vừa giảm được ô nhiễm môi trường, vừa giảm

được giá thành . Ở Việt Nam đã có nhiều cơng ty làm theo hướng này.

2.2.2 Một số đặc điểm của sợi Polyester

Khối lượng riêng: 1,33 g/cm3

Được kết hợp từ: acid và rượu

Bền với acid kém tác dụng với kiềm ( nồng độ cao và nhiệt độ thường )

Hàm ẩm: 0,4%

Bền trong dung môi: axetol, benzene, Tetraclorua, rượu, toluene,…..

Có khả năng cách điện cao và dễ gây hiện tượng tích điện.

Bị hòa tan trong dung mơi: me-cryol, o-clophenol khi đun sôi

34



Luận Văn Tốt Nghiệp



Hình 2.12: Hình ảnh sợi Polyester thành phẩm

(Công Ty TNHH Sản Xuất Thương Mại Vải Sợi Hải Yến).

2.2.3 Tính chất của sản phẩm

a. Độ bền cơ lý và ngoại quan

Sợi polyester là loại sợi có độ bền cơ học cao. .Độ bền đứt tương tương với

sợi polyamide cũng như đối với các loại sợi tổng hợp khác phụ thuộc vào

trọng lượng phân tử polime, điều kiện tạo sợi và kéo căng.

Do cấu tạo của polymer có hình ziczac giống như cao su nên sợi polyester có

khả năng đàn hồi lớn, modul đàn hồi cao hơn.

Về bề ngoài sợi polyester rất giống len, vải đi từ polyester rất bền, đẹp,

không bị nhàu. So với polyamide thì sợi polyester có cấu trúc chặt chẽ hơn, tỷ

lệ phần vi kết tinh cao nên nó kém bền với ma sát hơn, tuy nhiên chỉ sau rất ít

và lớn hơn nhiều so với các loại sợi khác.

Cần chú ý rằng khi sợi polyester có độ bền đứt càng cao thì độ mài mòn

càng thấp. Loại sợi có độ bền đứt trung bình chịu mài mòn tốt hơn loại có độ

bền cao tới 20-25 lần[11].

b. Độ bền với tác dụng của nhiệt và ánh sáng

Do trong phân tử của polyester có chứa nhân thơm nên khả năng bền nhiệt

vượt xa các loại sợi. Khi gia nhiệt ở 150 0C trong 1000 giờ liền, độ bền sợi chỉ

35



Luận Văn Tốt Nghiệp



giảm 50% trong khi đó các ở nhiệt độ này chỉ trong 200-300 giờ đối với các

loại sợi hóa học khác đã bị phá hủy hoàn toàn. Đến nhiệt độ 235 0C sợi

polyester mất độ định hướng các đại phân tử, đến nhiệt độ 165 0C sợi bị nóng

chảy và đến 2750C sợi bắt đầu bị phá hủy, vì các vải từ sợi polyester chỉ được

phép là ủi ở nhiệt độ <2350C.

Dưới tác dụng của ánh sáng sợi polyester cũng bị suy giảm độ bền nhất là

khi chịu tia sáng có bước sóng ngắn 300-330 micromet[11].

c. Độ bền hóa học và vi sinh vật

Tương đối bền với acid, hầu hết các acid vô cơ và hữu cơ ở nồng độ không

cao, ở nhiệt độ thường đều không ảnh hưởng đến độ bền của sợi polyester. Với

các chất oxy hóa sợi polyester tương đối bền. Sợi polyester khó nhuộm màu,

chỉ nhuộm được bằng thuốc nhuộm thích hợp ( thuốc nhuộm phân tán)

Bền với tác dụng của dung môi hữu cơ như: axetol, benzene…bị hòa tan

trong dung mơi m-crezol, o-clophenol khi đun sôi. Kém bền với tác dụng của

kiềm, khi đun sôi lâu trong dung dịch xút 1% sợi bị thủy phân. Còn trong dung

dịch xút 40% ở nhiệt độ thường sợi bị phá hủy mạnh, vì trong mạch của

polyester có chứa nhóm ester dễ bị phân hủy đặc biệt trong mơi trường

kiềm[ 11].

2.3 Giới thiệu về nguyên liệu PET

2.3.1 Tổng quan

Polyethylene terephalate (PET) là một loại polymer nhiệt dẻo, thuộc họ

polyester và được dùng trong xơ sợi, vật đựng đồ uống, thức ăn và các loại

chất lỏng. Có thể sử dụng công nghệ ép phun để tạo hình và trong kỹ nghệ

thường kết hợp với xơ thủy tinh, PET là một trong số những nguyên vật liệu

sản xuất sợi thủ công. PET có thể tồn tại ở dạng vơ định hình (trong suốt) hoặc

ở dạng bán kết tinh (màu trắng đục) tùy thuộc vào quá trình gia công và xử lý

nhiệt. Nếu tốc độ làm nguội chậm, vật liệu có thời gian để sắp xếp trật tự và có



36



Luận Văn Tốt Nghiệp



định hướng thì nó sẽ kết tinh. Ở dạng vơ định hình, PET có độ trong suốt và

độ bền va đập tốt. PET tinh thể thì mờ đục, có độ bền cao.

PET có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc các cấu

tử tổng hợp. Ở dạng homopolymer, PET được tổng hợp bởi phản ứng ester hóa

giữa acid terephtalic và ethylene glycol tạo ra nước hoặc phản ứng transester

giữa ethylene glycol và dimethyl terephtalate, methanol là sản phẩm. Sự

polymer hóa được tiến hành bởi một quá trình đa trùng ngưng của các

monomer (ngay lập tức sau quá trình ester hóa hoặc transester hóa) với

ethylene glycol là sản phẩm (ethylene glycol được thu hồi trong sản xuất).Đa

số công nghiệp sản xuất PET trên thế giới là tổng hợp sợi (chiếm 60%) cung

cấp cho khoảng 30% nhu cầu của thế giới. Trong lĩnh vực vãi sợi, PET được

ứng dụng làm polyester kết hợp với cotton. Hầu hết, PET được ứng dụng đùn

ép tạo sản phẩm. PET có thể được bọc bởi vỏ cứng hay làm vỏ cứng bọc vật

dụng, quyết định bởi bề dày lớp và lượng nhựa cần thiết. Nó tạo thành một

màng chống thấm khí và ẩm rất tốt. Chai PET chứa được các loại thức uống

như rượu và các loại khác, bền và chịu được va đập mạnh. PET có màu tự

nhiên và độ trong suốt cao. Chai PET là một loại vật đựng rất tốt và được sử

dụng rộng rãi để đựng đồ uống lỏng[12].

2.3.2 Cấu trúc phân tử

PET được điều chế bằng quá trình đa trùng ngưng các monomer có cơng

thức hóa học là(C10H8O4)n

Cơng thức hóa học:



2.3.3 Đặc tính đặc trưng

Bảng 2.1: Tính chất vật lý của nhựa PET

37



Luận Văn Tốt Nghiệp



Cơng thức phân tử



(C10H804)n



Khối lượng riêng (dạng vô định hình)



1,370 g/cm3



Khối lượng riêng (dạng kết tinh)



1,455 g/cm3



Ứng suất kéo



55-75 Mpa



Giới hạn đàn hồi



50-150%



Nhiệt độ thủy tinh



75 oC



Điểm nóng chảy



260 oC



Độ dẫn điện



0,24 W/mK



Độ kết tinh



>=45%



Modulus đàn hồi



2800-3100 Mpa



Độ bền va đập (mẫu có khía)



3,6 Kj/m2



Nhiệt độ kết tinh



160 oC



Nhiệt độ mềm vicat



170 oC



Hệ số dãn nở nhiệt dài



7.10-5k-1



Nhiệt dung riêng



1 Kj/kg.K



Độ hấp thụ nước



0,16%



2.3.4 Độ nhớt đặc trưng

Một trong những đặc tính quan trọng của PET là độ nhớt. Độ nhớt của chất

được đo bằng chỉ số độ nhớt Viscosity index phụ thuộc vào độ dài mạch

polymer. Độ dài mạch của polymer càng dài, độ rắn càng cao, nên độ nhớt

càng cao. Độ dài của một polymer của thể được đều chỉnh thơng qua quá trình

polymer hóa.

Đơn vị tính là decilit/gram (dl/g)

Độ nhớt của một vài dạng:

38



Luận Văn Tốt Nghiệp



0,6 dl/g: dạng sợi

0,65dl/g: dạng màng mỏng

0,76-0,84dl/g: chai lọ

0,85dl/g: dạng dây thừng

Loại PET phù hợp để sản xuất chai là có giá trị 0,76-0,84 dl/g tương ứng với

độ trùng hợp n =100-155. [12].

2.3.5 Độ hút ẩm

PET có khả năng hút ẩm, khi bị ẩm trong quá trình gia công sự thủy phân sẽ

diễn ra tại bề mặt tiếp xúc giữa nước và PET. Nguyên nhân làm giảm phân tử

lượng của PET (hay độ nhớt) và những đặc tính cơ lý của nó. Vì thế trước khi

nhựa được gia công, độ ẩm phải được loại bỏ khỏi nhựa. Có thể thực hiện

được bằng cách sử dụng chất hút ẩm hoặc sấy trước khi đưa vào gia công để

đạt đến ngưỡng cho phép[12].

2.3.6 Sự kết tinh

Sự kết tinh xảy ra khi những phân tử polymer sắp xếp một cách có trật tự.

Độ kết tinh càng cao nhựa càng trở nên trắng và đục, để tạo sản phẩm có độ

trong suốt như thủy tinh trong quá trình gia công cần làm lạnh nhanh để các

phân tử khơng có đủ thời gian để sắp xếp một cách có trật tự, khi đó sẽ tạo

chất rắn vơ định hình. Sản phẩm đi từ nhựa PET có thể có cấu trúc bán kết tinh

(từ trong mờ đến đục) hoặc hoàn toàn vô định hình (trong suốt) tùy thuộc vào

sự kiểm soát nhiệt độ kết tinh và tốc độ làm nguội. Thơng thường sản phẩm có

độ kết tinh 0-50%. Độ nhớt có giá trị càng cao thì tốc độ kết tinh càng

chậm[12].

2.3.7 Sự giảm cấp của nhựa

PET bị các loại giảm cấp khác nhau trong quá trình gia công chủ yếu là quá

trình phân hủy và phân hủy oxi hóa. Khi có sự giảm cấp xảy ra sản phẩm có



39



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VỀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×