BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------
PHẠM THỊ MỸ GIANG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MẬT ĐỘ SỢI NGANG ĐẾN HỆ
SỐ MA SÁT CỦA VẢI PHA LEN/TƠ TẰM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
HÀ NỘI - 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------
PHẠM THỊ MỸ GIANG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MẬT ĐỘ SỢI NGANG ĐẾN HỆ
SỐ MA SÁT CỦA VẢI PHA LEN/TƠ TẰM
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHAN THANH TUẤN
HÀ NỘI - 2016
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 1 Khóa 2014 - 2016
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập lớp cao học dệt may do trường Bách Khoa Hà
Nội tổ chức tôi đã tiếp thu được những kiến thức rất bổ ích phục vụ cho công
tác hiện tại của bản thân.
Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn luận văn là
Tiến sĩ Phan Thanh Tuấn đã hướng dẫn tôi tận tình trong quá trình nghiên
cứu, khảo sát và thực hiện luận văn.
Tôi xin cám ơn đội ngũ các thầy cô giảng viên Viện Dệt May – Da giày
& Thời trang trường đại học Bách khoa Hà Nội đã truyền đạt những kiến thức
quý báu trong thời gian giảng dạy cho lớp cao học dệt may niên khóa 2014-
2016.
Tôi cũng xin cảm ơn cơ quan nơi tôi đang công tác – Phân Viện Dệt
May tại Tp.HCM và gia đình đã hết sức tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa
học.
Trân trọng!
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 2 Khóa 2014 - 2016
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Phạm Thị Mỹ giang, học viên cao học khóa 2014-2016, xin cam
đoan luận văn với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ sợi ngang đến
hệ số ma sát của vải pha len/tơ tằm” là công trình nghiên cứu thực sự của cá
nhân tôi, được thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực
tiễn, dưới sự hướng dẫn của TS. Phan Thanh Tuấn.
Ngƣời cam đoan
Phạm Thị Mỹ Giang
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 3 Khóa 2014 - 2016
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 1
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... 2
MỤC LỤC .................................................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT.......................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU ....................................................................................... 7
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................ 9
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 11
Chƣơng 1:TỔNG QUAN ........................................................................................ 14
1.1. Tổng quan mật độ sợi trên vải [1] ............................................................... 14
1.2. Tổng quan ma sát .......................................................................................... 20
1.2.1. Tổng quan về lực ma sát ........................................................................ 20
1.2.2. Ma sát học trong ngành dệt ................................................................... 22
1.2.3. Một số các nghiên cứu về ma sát của vật liệu dệt trên thế giới: ........ 23
Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 30
2.1. Nội dung nghiên cứu: ................................................................................... 30
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu: ............................................................................ 30
2.2.1. Phƣơng pháp tạo mẫu vải ...................................................................... 30
2.2.2.Phƣơng pháp xác định chỉ tiêu cơ lý của vải ........................................ 34
3.1.Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu của vải ..................................................... 43
3.1.1. Kết quả đo độ dày của các mẫu vải: ..................................................... 43
3.1.2. Kết quả đo hệ số ma sát giữa vải với vải .............................................. 44
Thí nghiệm đo ma sát trƣợt theo hƣớng dọc với hƣớng dọc. ....................... 44
3.1.3. Kết quả đo hệ số ma sát giữa vải với vật liệu bọc trục gai của máy
dệt: ..................................................................................................................... 46
3.1.4. Kết quả đo hệ số ma sát giữa vải với kim loại (inox) .......................... 50
3.2. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến hệ số ma sát của vải: .................... 52
3.2.1. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến hệ số ma sát của vải với vải: 52
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 4 Khóa 2014 - 2016
3.2.2. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến hệ số ma sát của vải với vật
liệu bọc trục gai (máy dệt): .............................................................................. 55
3.2.3. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến hệ số ma sát của vải với kim
loại: ............................................................................................................... 59
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 66
KIẾN NGHỊ ............................................................................................................. 67
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 5 Khóa 2014 - 2016
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Chú giải
Đơn vị
b
n
Khoảng cách giữa tâm hai sợi dọc kề nhau
[cm]
b
n
Khoảng cách giữa tâm hai sợi ngang kề nhau
[cm]
Pd
Mật độ sợi dọc
[sợi/ cm]
Pn
Mật độ sợi ngang
[sợi/ cm]
δ
d
Khoảng cách giữa các sợi dọc
[cm]
δ
n
Khoảng cách giữa các sợi ngang
[cm]
D
n
Đường kính sợi ngang
D
d
Đường kính sợi dọc
[cm]
C
Hằng số
N
Chi số mét của sợi
[Nm]
F
N
Lực pháp tuyến
[N]
μ
Hệ số ma sát
[cm]
F
ms
Lực ma sát
[N]
Ft
Lực tác dụng theo phương tiếp tuyến
[N]
t
Lực phần tử của lực cản tiếp tuyến
[N]
α và β
Hệ số
p
Lực pháp tuyến phần tử
[N]
P
Tổng lực pháp tuyến
[N]
D
t
Diện tích tiếp xúc thực tế của hai bề mặt
[m
2
]
P
Hướng dọc
T
Hướng ngang
R
Độ ẩm tương đối
[%]
T
Nhiệt độ
[
0
C]
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 6 Khóa 2014 - 2016
μ
d
Hệ số ma sát động
µ
s
Hệ số ma sát tĩnh
A
s
Giá trị đọc chuyển động ban đầu
[g]
A
d
Giá trị đọc trung bình đạt được trong suốt quá
trình trượt đều của bề mặt màng
[g]
B
Trọng lượng miếng trượt
[G]
M6
Mẫu có mật độ sợi ngang 60 sợi/10cm
M7
Mẫu có mật độ sợi ngang 70 sợi/10cm
M8
Mẫu có mật độ sợi ngang 80 sợi/10cm
M9
Mẫu có mật độ sợi ngang 90 sợi/10cm
M10
Mẫu có mật độ sợi ngang 100 sợi/10cm
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 7 Khóa 2014 - 2016
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của mẫu vải ............................................................ 32
Bảng 2.2. Chiều dài đếm mật độ ........................................................................... 35
Bảng 2.3. Bảng lựa chọn đƣờng kính chân ép, chân đế theo loại nguyên liệu ........ 37
Bảng 2.4. Thông số kỹ thuật của bộ phận thử hệ số ma sát ............................... 39
Bảng 3.1. Độ dày của các mẫu thí nghiệm ........................................................... 44
Bảng 3.2. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vải (mẫu 6) ..................... 44
Bảng 3.3. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vải (mẫu 7) ..................... 45
Bảng 3.4. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vải (mẫu 8) ..................... 45
Bảng 3.5. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vải (mẫu 9) ..................... 46
Bảng 3.6. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vải (mẫu 10) ................... 46
Bảng 3.7. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vật liệu bọc trục gai (mẫu
6) ................................................................................................................................ 47
Bảng 3.8. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vật liệu bọc trục gai (mẫu
7) ................................................................................................................................ 48
Bảng 3.9. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vật liệu bọc trục gai (mẫu
8) ................................................................................................................................ 48
Bảng 3.10. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vật liệu bọc trục gai
(mẫu 9) ...................................................................................................................... 49
Bảng 3.11. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với vật liệu bọc trục gai
(mẫu 10) .................................................................................................................... 49
Bảng 3.12. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với kim loại (mẫu 6) .......... 50
Bảng 3.13. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với kim loại (mẫu 7) .......... 50
Bảng 3.14. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với kim loại (mẫu 8) .......... 51
Bảng 3.15. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với kim loại (mẫu 9) .......... 51
Bảng 3.16. Hệ số ma sát tĩnh, ma sát động của vải với kim loại (mẫu 10) ........ 52
Bảng 3.17. Hệ số ma sát tĩnh của vải với vải (hƣớng trƣợt theo sợi dọc).......... 52
Bảng 3.18. Hệ số ma sát động của vải với vải (hƣớng trƣợt theo sợi dọc) ........ 53
Bảng 3.19. Chênh lệch giữa hệ số ma sát tĩnh và ma sát động ở các mật độ sợi
ngang khác nhau của vải với vải ............................................................................ 55
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 8 Khóa 2014 - 2016
Bảng 3.20. Hệ số ma sát tĩnh của vải (hƣớng trƣợt theo sợi dọc) với vật liệu
bọc trục gai ............................................................................................................... 56
Bảng 3.21. Hệ số ma sát động của vải (hƣớng trƣợt theo sợi dọc) với vật liệu
bọc trục gai ............................................................................................................... 57
Bảng 3.22. Chênh lệch giữa hệ số ma sát tĩnh và ma sát động ở các mật độ
ngang khác nhau của vải với vật liệu bọc trục gai ............................................... 58
Bảng 3.23. Hệ số ma sát tĩnh của vải (hƣớng trƣợt theo sợi dọc) với kim loại . 59
Bảng 3.24. Hệ số ma sát động của vải (hƣớng trƣợt theo sợi dọc) với kim loại60
Bảng 3.25. Chênh lệch giữa hệ số ma sát tĩnh và ma sát động của vải với kim
loại ............................................................................................................................. 61
Bảng 3.26. Chênh lệch phần trăm về hệ số ma sát tĩnh: ..................................... 63
Bảng 3.27. Chênh lệch phần trăm về hệ số ma sát động: ................................... 63
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 9 Khóa 2014 - 2016
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ mặt cắt vải dọc theo sợi dọc .............................................. 14
Hình 1.2. Sơ đồ chung của kết cấu vải ........................................................ 15
Hình 1.3. Sơ đồ kết cấu vải với mật độ khác nhau ..................................... 17
Hình 1.4. Hình vẽ mặt cắt ngang của vải bông (nhìn qua kính hiển vi) .. 18
Hình 1.5. Mô hình chuyển động tịnh tiến của vật rắn ............................... 20
Hình 1.6. Dạng chuyển động trƣợt tƣơng đối ............................................. 21
Hình 1.7. Dạng ma sát lăn ............................................................................ 21
Hình 1.8. Dạng ma sát xoay có trong thực tế .............................................. 22
Hình 1.9. Các dạng liên kết ma sát đơn ...................................................... 23
Hình 1.10. Kết cấu vải khi ma sát với vải ................................................... 28
Hình 2.1. Kiểu dệt của mẫu thử ................................................................... 31
Hình 2. 2. Mẫu vải thực tế ............................................................................ 32
Hình 2.3. Sơ đồ cơ chế điều chỉnh mật độ sợi ngang trên máy dệt điện tử .... 33
Hình 2.4. Kính soi mật độ ............................................................................. 34
Hình 2.5. Thiết bị đo độ dày của vải ............................................................ 38
Hình 2.6. Sơ đồ máy thí nghiệm xác định hệ số ma sát ............................. 38
Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý đo hệ số ma sát của vật liệu ............................. 39
Hình 2.8. Thiết bị thử nghiệm đo hệ số ma sát vải của hãng Instron – Mỹ . 40
Hình 3.1. Biểu đồ hệ số ma sát tĩnh của vải với vải .................................... 53
Hình 3.2. Biểu đồ hệ số ma sát động của vải với vải .................................. 54
Hình 3.3. Biểu đồ so sánh hệ số ma sát tĩnh và ma sát động của vải với vải .. 55
Hình 3.4. Biểu đồ hệ số ma sát tĩnh của vải với vật liệu bọc trục gai ....... 56
Hình 3.5. Biểu đồ hệ số ma sát động của vải với vật liệu bọc trục gai ..... 57
Hình 3.6. Biểu đồ so sánh hệ số ma sát tĩnh và ma sát động của vải với vật
liệu bọc trục gai ............................................................................................. 58
Hình 3.7. Biểu đồ hệ số ma sát tĩnh của vải và kim loại ............................ 59
Hình 3.8. Biểu đồ hệ số ma sát động của vải và kim loại ........................... 60
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 10 Khóa 2014 - 2016
Hình 3.9. Biểu đồ so sánh hệ số ma sát tĩnh và ma sát động của vải với
kim loại ........................................................................................................... 61
Hình 3.10. Biểu đồ so sánh hệ số ma sát tĩnh của vải với các vật liệu khác
nhau ................................................................................................................ 62
Hình 3.11. Biểu đồ so sánh hệ số ma sát động của vải với các vật liệu khác
nhau ................................................................................................................ 62
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 11 Khóa 2014 - 2016
MỞ ĐẦU
- Lý do chọn đề tài
Ma sát là một trong những yếu tố có ảnh hưởng quan trọng đến chất
lượng của các quá trình gia công trong dệt may. Hệ số ma sát của xơ không
chỉ dùng để dự đoán tính chất cơ học của sợi, vải mà còn là thông số để xác
định mức độ trơn nhẵn và tiện nghi của vải. Tính chất ma sát của vải được xác
định bởi ma sát sợi và cấu trúc vải. Sự chống lại ma sát giữa các xơ trong sợi
và giữa các sợi ảnh hưởng ma sát vải, độ cứng uốn của vải, độ bền kéo đứt, độ
bền mài mòn, độ bền xé rách, cảm giác sờ tay của vải. Cảm giác sờ tay, tính
thẩm mỹ, đặc tính sử dụng của sản phẩm cuối cùng có liên quan đến tính chất
ma sát của vải.
Ma sát của vật liệu dệt có ảnh hưởng đến hầu hết các quá trình sản xuất
dệt, may. Ma sát của xơ có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình chải thô, kéo
dài trong quá trình kéo sợi và các quá trình sản xuất khác. Ma sát của sợi đóng
vai trò lớn trong đánh ống, dệt thoi, dệt kim. Trong các quá trình sản xuất
hàng may mặc tự động, ma sát vải đã được nghiên cứu để tính toán trước các
đặc trưng của vải để kiểm soát được các tính chất vải trong suốt chuyền tự
động tốc độ cao. Ma sát không chỉ ảnh hưởng đến tính chất bề mặt vải mà còn
ảnh hưởng đến công việc thiết kế, tính toán lực cho các cơ cấu truyền động
vải trên các dây chuyền gia công vải.
Chính vì vậy mà chúng ta cần có những nghiên cứu cơ bản về các yếu
tố ảnh hưởng đến ma sát của vải. Mật độ sợi ngang là một trong những yếu tố
thuộc về cấu trúc có ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất bề mặt vải. Nên luận
văn đã lựa chọn thông số mật độ sợi ngang là đối tượng để nghiên cứu sự ảnh
hưởng của nó lên hệ số ma sát của vải.
- Mục đích nghiên cứu
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 12 Khóa 2014 - 2016
Khảo sát sự ảnh hưởng mật độ sợi ngang của vải pha len/tơ tằm đến hệ
số ma sát của vải với vải, vải với vật liệu bọc trục gai và vải với kim loại để
có thể đánh giá bề mặt vải thông qua hệ số ma sát, đồng thời tạo cơ sở để tính
toán các cơ cấu truyền động cho vải, thiết kế các thông số công nghệ trong
quá trình gia công vải.
- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Vải dệt thoi một lớp len pha tơ tằm.
Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng của mật độ sợi ngang lên hệ số ma sát tĩnh,
hệ số ma sát động của vải dệt thoi len pha tơ tằm với các bề mặt vật liệu khác
nhau:
+ Vải với vải;
+ Vải với vật liệu bọc trục gai;
+ Vải với kim loại (inox).
- Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu của luận văn là kết hợp giữa nghiên cứu lý
thuyết và thực nghiệm để khảo sát ảnh hưởng của mật độ sợi ngang đến hệ số
ma sát của vải.
Lý thuyết được nghiên cứu ở phạm vi lý thuyết cơ bản về lực ma sát,
ma sát học trong dệt may và một số các công trình nghiên cứu trên thế giới
hiện nay về ma sát của vải dệt thoi.
Thực nghiệm được tiến hành trong việc chủ động tạo mẫu vải cho thí
nghiệm, nghiên cứu các phương pháp thử nghiệm, tiến hành đo các thí
nghiệm về hệ số ma sát tĩnh, hệ số ma sát động của vải ở các mật độ sợi
ngang khác nhau.
Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để tính toán và vẽ biểu đồ khảo sát
ảnh hưởng của mật độ sợi ngang lên hệ số ma sát của vải với các loại vật liệu
khác nhau.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 13 Khóa 2014 - 2016
- Đóng góp mới của luận văn
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, luận văn đã nghiên cứu thực nghiệm ảnh
hưởng của mật độ sợi ngang trên vải đến hệ số ma sát tĩnh và ma sát động của
vải với vải, vải với kim loại và vải với vật liệu bọc trục (trục trên máy dệt).
Kết quả được thể hiện ở dạng biểu đồ cho ta các đánh giá so sánh về hệ số ma
sát tĩnh và ma sát động của vải với các vật liệu khác nhau.
Nội dung của luận văn : gồm ba chương:
Chương 1 : Tổng quan
Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3 : Kết quả nghiên cứu và bàn luận
Vấn đề ma sát vải chưa được quan tâm nghiên cứu ở Việt Nam. Trên thế giới
các nhà khoa học đã có nhiều nghiên cứu về ma sát của vật liệu dệt từ xơ đến
sợi, vải… Kết quả nghiên cứu của luận văn là cơ sở để thiết kế cấu trúc vải
theo tiêu chí về độ trơn bóng bề mặt vải được đánh giá thông qua hệ số ma
sát, đồng thời kết quả đo hệ số ma sát của vải với các bề mặt tiếp xúc là cơ sở
để tính toán thiết kế lực cho các cơ cấu truyền động, quấn vải.
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngành công nghệ vật liệu dệt may
Phạm Thị Mỹ Giang Trang 14 Khóa 2014 - 2016
Chƣơng 1:TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan mật độ sợi trên vải [1]
Kết cấu vải chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó có yếu tố mật độ
của vải.
Mật độ của vải là số sợi trên đơn vị dài của vải (tính trên 1cm, 10cm,
1inch…), nếu đếm theo chiều dọc ta có mật độ sợi ngang, theo chiều ngang
thì có mật độ sợi dọc. Mật độ này được gọi là “mật độ công nghệ”.
Kết cấu vải sẽ thay đổi khi mật độ sợi dọc và mật độ sợi ngang thay
đổi, lúc đó tỷ số mật độ sợi dọc và sợi ngang sẽ thay đổi. Mật độ sợi dọc và
mật độ sợi ngang có thể bằng nhau hoặc khác nhau.
Hình 1.1. Sơ đồ mặt cắt vải dọc theo sợi dọc
Xét trên đơn vị chiều dài 1cm, ta có:
b
d
= ; b
n
=
b
d:
khoảng cách giữa tâm hai sợi dọc kề nhau (cm).
b
n:
khoảng cách giữa tâm hai sợi ngang kề nhau (cm).
P
d
: Mật độ sợi dọc (sợi/ cm)
P
n
: Mật độ sợi ngang (sợi/ cm)
Từ công thức trên ta thấy, mật độ sợi trong vải càng lớn thì khoảng
cách giữa các tâm càng bé.
Gọi δ
d
, δ
n
là khoảng cách giữa các sợi.
