PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM ĐỘ THOÁNG KHÍ CỦA VẢI DỆT
Tiêu chuẩn quốc tế ASTM D737
- Ý nghĩa của độ thoáng khí trong đời sống và sản xuất
Độ thoáng khí (Air Permeability) là tốc độ dòng không khí đi qua vuông góc với
một diện tích vải xác định dưới chênh lệch áp suất khí quy định giữa hai bề mặt vải. Chỉ số này là yếu tố kỹ thuật cốt lõi quyết định hiệu suất công năng và độ an toàn của nhiều loại sản phẩm dệt dệt thoi, dệt kim và phi thoi trong thực tế:
- Trang phục hàng ngày & thể thao: Quyết định khả năng thoát nhiệt, thoát ẩm và trao đổi không khí, mang lại cảm giác thoải mái cho người mặc trong sinh hoạt và vận động thể thao.
- Thiết bị lọc khí công nghiệp: Hiệu suất giữ bụi và tốc độ lọc khí liên quan trực tiếp đến độ thoáng khí của vật liệu lọc.
- Túi khí ô tô (Air Bags): Quyết định tốc độ thoát khí và khả năng duy trì áp suất an toàn để bảo vệ người lái khi xảy ra va chạm.
- Dù, cánh buồm, lều bạt & thiết bị cứu hộ: Đảm bảo khí động học, độ bền xé và khả năng cản gió phù hợp với yêu cầu an toàn khắt khe.
- Vải chống thời tiết & vải tráng phủ: Cung cấp chỉ báo quan trọng về khả năng cản gió, chống nước của các loại vải chống mưa hoặc vải được tráng phủ resin/polymer.
- Kiểm soát quy trình sản xuất: Giúp nhà máy kiểm soát mật độ dệt, độ xoắn sợi, độ co giãn, cũng như đánh giá ảnh hưởng của các công đoạn hoàn tất như ép nhiệt (hot calendaring).
- Mục đích của phương pháp thử nghiệm ASTM D737
Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D737 được thiết lập nhằm đáp ứng các mục tiêu kỹ thuật và thương mại sau:
- Xác định chỉ số định lượng: Đo lường định lượng tốc độ dòng khí đi qua một diện tích vải xác định dưới áp suất khí chênh lệch quy định.
- Thử nghiệm chấp nhận thương mại: ASTM D737 được thừa nhận rộng rãi trong giao dịch thương mại quốc tế để kiểm tra chất lượng và chấp nhận các lô hàng vải dệt.
- Phạm vi áp dụng rộng rãi: Áp dụng cho hầu hết các loại vải dệt thoi, dệt kim, phi thoi, chăn, vải xù lông, vải túi khí, dù là vải thô hay đã qua xử lý hồ, tráng phủ, phủ nhựa.
- Chuẩn hóa tiêu chuẩn mua bán: Làm căn cứ thiết lập các thông số kỹ thuật chuẩn trong các hợp đồng mua bán thương mại và quân sự.
- Dụng cụ và thiết bị thử nghiệm
Cấu tạo thiết bị đo độ thoáng khí tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính được quy định cụ thể tại Mục 6 của tiêu chuẩn ASTM D737:
| Bộ phận thiết bị | Yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn | Chức năng & Mô tả |
| Đầu thử nghiệm (Test Head) | Diện tích tròn tiêu chuẩn 38.3 cm² (5.93 in²) ± 0.3%. Có thể dùng diện tích phụ 5 cm², 6.45 cm², 100 cm². | Vị trí đặt mẫu vải để dòng không khí đi qua vuông góc. |
| Hệ thống kẹp mẫu (Clamping System) | Lực kẹp tối thiểu 50 ± 5 N (11 ± 1 lbf). Vòng kẹp polychloroprene (neoprene) độ cứng 55 Type A (rộng 20 mm, dày 3 mm). | Cố định mẫu không bị biến dạng và giảm thiểu rò rỉ khí ở mép kẹp (edge leakage). |
| Bộ tạo dòng khí & Áp suất | Tạo chênh lệch áp suất 100 – 2500 Pa (0.4 – 10 in. H2O). Tối thiểu đạt 125 Pa (0.5 in. H2O). | Hút dòng không khí ổn định vuông góc qua mẫu vải. |
| Áp kế / Đồng hồ đo áp | Độ chính xác ±2%. | Đo độ giảm áp suất giữa hai bề mặt vải (Pascal hoặc mm H2O / in. H2O). |
| Lưu lượng kế (Flowmeter) | Độ chính xác ±2%. | Đo vận tốc dòng khí truyền qua diện tích thử nghiệm (cm³/s/cm² hoặc ft³/min/ft²). |
| Tấm hiệu chuẩn (Calibration Plate) | Độ thoáng khí xác định tại áp suất tiêu chuẩn. | Định kỳ kiểm tra và xác minh độ chính xác của máy thử. |
| Bộ tính toán & Hiển thị | Màn hình kỹ thuật số / vi xử lý kết nối máy tính. | Tự động tính toán, hiển thị và lưu trữ kết quả thử nghiệm. |
- Quy trình thử nghiệm chi tiết (ASTM D737)
Quy trình thử nghiệm đo độ thoáng khí theo ASTM D737 bao gồm 5 giai đoạn tiêu chuẩn từ khâu lấy mẫu đến xuất báo cáo:
4.1. Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử (Sampling & Test Specimens)
- Mẫu lô (Lot Sample): Chọn ngẫu nhiên số cuộn hoặc mảnh vải theo chỉ định vật liệu hoặc áp dụng Bảng 1 tiêu chuẩn ASTM D737.
| Số lượng cuộn/mảnh vải trong lô | Số lượng cuộn/mảnh chọn làm mẫu lô |
| 1 đến 3 cuộn | Tất cả các cuộn |
| 4 đến 24 cuộn | 4 cuộn |
| 25 đến 50 cuộn | 5 cuộn |
| Trên 50 cuộn | 10% tổng số cuộn (tối đa 10 cuộn) |
- Mẫu phòng thí nghiệm (Laboratory Sample): Cắt một dải vải kéo dài hết chiều rộng khổ vải, dài khoảng 1 m (1 yd) từ mỗi cuộn. Loại bỏ phần vải thuộc vòng bọc ngoài cùng và vòng sát lõi cuộn.
- Mẫu thử (Test Specimens): Lấy 10 mẫu thử từ mỗi mẫu phòng thí nghiệm (hoặc tối thiểu 4 mẫu thử nếu thỏa thuận mức độ tin cậy 95%). Có thể dùng khuôn cắt hoặc thử trực tiếp trên khổ vải mà không cần cắt.
- Vị trí lấy mẫu thử: Phân bố đại diện rộng khắp theo chiều dài và chiều rộng (ưu tiên theo đường chéo), cách biên vải tối thiểu 1/10 chiều rộng khổ vải. Mẫu phải phẳng, không nếp gấp, không dính dầu mỡ hoặc nước.
4.2. Điều hòa mẫu thử (Conditioning)
- Đưa mẫu về cân bằng ẩm trong môi trường tiền điều hòa theo tiêu chuẩn ASTM D1776.
- Tiếp tục điều hòa mẫu trong môi trường thử nghiệm tiêu chuẩn: Nhiệt độ 21 ± 1°C (70 ± 2°F) và Độ ẩm tương đối 65 ± 2% RH cho đến khi đạt cân bằng ẩm.
- Nếu vật liệu biết rõ không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm, có thể bỏ qua bước điều hòa nếu có thỏa thuận trong hợp đồng.
4.3. Hiệu chuẩn và chuẩn bị thiết bị
- Đặt máy thử đo độ thoáng khí trên bề mặt phẳng, thăng bằng.
- Cài đặt các thông số kỹ thuật trên hệ thống thu thập dữ liệu vi xử lý.
- Hiệu chuẩn thiết bị bằng tấm hiệu chuẩn (Calibration Plate) ở dải áp suất chênh lệch dự kiến để đảm bảo độ chính xác.
4.4. Các bước tiến hành thử nghiệm (Procedure Step-by-Step)
- Bước 1 – Chuẩn bị mẫu:Thao tác nhẹ nhàng với mẫu thử để không làm thay đổi cấu trúc tự nhiên của vải.
- Bước 2 – Đặt mẫu:Đặt mẫu thử lên đầu thử nghiệm (Test Head). Đối với vải có tráng phủ, đặt mặt tráng phủ hướng xuống dưới (về phía áp suất thấp) để giảm rò rỉ mép.
- Bước 3 – Kẹp cố định mẫu:Sử dụng hệ thống kẹp kẹp chặt mẫu với lực tối thiểu 50 ± 5 N (11 ± 1 lbf), kết hợp vòng đệm neoprene để ngăn rò rỉ khí ở mép kẹp.
- Bước 4 – Cài đặt áp suất:Khởi động hệ thống hút khí, điều chỉnh lưu lượng khí để đạt chênh lệch áp suất quy định. Áp suất tiêu chuẩn là 125 Pa (12.7 mm H2O / 0.5 in. H2O) trừ khi có chỉ định khác (100 – 2500 Pa).
- Bước 5 – Đọc kết quả:Đọc giá trị độ thoáng khí hiển thị trên lưu lượng kế theo đơn vị SI (cm³/s/cm²) hoặc inch-pound (ft³/min/ft² hay cfm/ft²), làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.
- Bước 6 – Đo rò rỉ mép:(Tùy chọn) Đối với ứng dụng đặc biệt, có thể đo riêng độ rò rỉ mép bằng cách đậy nắp kín khí lên mẫu thử và trừ đi giá trị này khỏi kết quả ban đầu.
- Bước 7 – Lặp lại thử nghiệm:Tháo mẫu và lặp lại các bước cho đủ 10 mẫu thử cho mỗi đơn vị mẫu phòng thí nghiệm.
4.5. Tính toán và Báo cáo (Calculation & Report)
- Kết quả cá nhân:Ghi nhận giá trị đo trực tiếp của từng mẫu thử, làm tròn 3 chữ số có nghĩa.
- Giá trị trung bình:Tính giá trị trung bình độ thoáng khí cho từng mẫu phòng thí nghiệm và cho toàn bộ lô hàng.
- Độ biến thiên:Tính độ lệch chuẩn (SD) hoặc hệ số biến thiên (CV%) khi được yêu cầu.
- Nội dung báo cáo:Khẳng định thử nghiệm thực hiện theo tiêu chuẩn ASTM D737, kèm mô tả chi tiết mẫu, thiết bị, áp suất chênh lệch sử dụng và các điều chỉnh kỹ thuật (nếu có).
- Đánh giá kết quả và ý nghĩa của chỉ số test
Kết quả thử nghiệm độ thoáng khí phản ánh trực tiếp đặc tính cấu trúc vải và công năng sản phẩm:
- Chỉ số độ thoáng khí CAO: Cho thấy vải có
cấu trúc xốp, mật độ dệt thưa, khoảng trống giữa các sợi lớn \(\rightarrow\) Khí lưu thông dễ dàng. Thích hợp cho trang phục mùa hè, đồ thể thao thoát nhiệt, bộ lọc khí lưu lượng cao. - Chỉ số độ thoáng khí THẤP: Cho thấy vải có cấu trúc dệt chặt, sợi độ xoắn cao hoặc đã qua tráng phủ/ép nhiệt làm phẳng khoảng trống, không khí khó đi qua. Thích hợp cho trang phục cản gió, chống nước, vải túi khí ô tô, vải dù.
- Ảnh hưởng của độ xoắn sợi (Yarn Twist): Tăng độ xoắn sợi giúp sợi tròn và đặc hơn, giảm đường kính sợi \ Tăng độ thoáng khí của vải dệt thoi. Ngược lại, xoắn cao trong cấu trúc dệt quá chặt có thể ép chặt sợi Giảm độ thoáng khí.
- Ảnh hưởng của ép nhiệt (Calendaring): Công đoạn ép nhiệt làm phẳng sợi làm giảm kích thước các lỗ hổng giữa các sợi, từ đó làm giảm rõ rệt độ thoáng khí.
- Căn cứ chấp nhận lô hàng thương mại: Kết quả trung bình được so sánh trực tiếp với thông số kỹ thuật hợp đồng. Hai phòng thí nghiệm so sánh kết quả cần kiểm tra sai số hệ thống (statistical bias) bằng mẫu đồng nhất.
Trên đây là tóm tắt qyu trình thử nghiệm và đánh giá tính thoáng khí của vải . Căn cứ trên độ thoáng khi phù hợp và căn cứ trên mục đích sử dụng hay thiết kế sản phẩm , nhà sản xuất sẽ thiết kế phù hợp các thông số như vật liệu, cấu trúc dệt, mật độ, độ chặt lỏng hay cân nhắc các biện pháp finishing phù hợp để có sản phẩm mong muốn.
Hy vọng bài viết đã cung cấp cho các bạn một ít thông tin về độ thoáng khí của vải. Nếu có những chi tiết khác cần bổ sung, các bạn hãy commend ở dưới nha.
