Nghiên cứu công nghệ sản xuất vải kháng khuẩn, kháng nước từ nguồn nguyên liệu trong nước ở quy mô công nghiệp, ứng dụng sản xuất một số sản phẩm phục vụ y tế và cộng đồng

VI | EN

Từ các nguồn vật liệu có khả năng cung ứng trong nước, nhóm nghiên cứu tại Khoa May - Thiết kế thời trang, Đại học Công nghiệp Hà Nội đã phát triển công nghệ tạo vải kháng khuẩn, vải kháng nước và vải đồng thời kháng khuẩn – kháng nước, sau đó đưa các quy trình này lên dây chuyền công nghiệp để sản xuất khẩu trang và quần áo bảo hộ phục vụ y tế và cộng đồng.

1. Tạo chức năng mới cho vật liệu dệt

Vật liệu sử dụng trong các sản phẩm bảo vệ y tế phải đáp ứng đồng thời nhiều yêu cầu. Bên cạnh khả năng che phủ và bảo vệ, vật liệu còn cần bảo đảm tính kháng khuẩn, kháng nước, độ thoáng, độ bền và duy trì được chức năng sau quá trình sử dụng, giặt và tái sử dụng.

Nhóm nghiên cứu lựa chọn vải bông, polyester và polyester pha bông làm các vật liệu nền, đồng thời sử dụng chitosan để tạo chức năng kháng khuẩn. Các loại vật liệu có cấu trúc khác nhau được khảo sát nhằm xác định sự phù hợp với từng chức năng và từng loại sản phẩm.

Với vải bông, các loại chitosan có khối lượng phân tử khác nhau được thử nghiệm. Chitosan khối lượng phân tử thấp cho khả năng hòa tan thuận lợi hơn, giúp dung dịch dễ thâm nhập vào cấu trúc vải và phù hợp hơn với quá trình xử lý ở quy mô sản xuất.

2. Từ phòng thí nghiệm đến dây chuyền công nghiệp

Sau khi xác lập các điều kiện xử lý trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu tiếp tục chuyển các quy trình lên dây chuyền công nghiệp. Bước chuyển này làm xuất hiện những yêu cầu mới về áp lực ép, sức căng vải, tốc độ chạy máy và độ đồng đều hóa chất trên toàn bộ khổ vải.

Đối với vải bông kháng khuẩn, thiết bị văng sấy UNITECH được cải hoán để nâng cao độ ổn định của lượng chitosan trên bề mặt vật liệu. Quy trình sau hiệu chỉnh được triển khai để sản xuất 10.000 m vải bông dệt thoi kháng khuẩn.

Với polyester siêu mảnh, các thông số xử lý kháng nước tiếp tục được điều chỉnh theo điều kiện máy công nghiệp. Thành phần hóa chất, mức ép, nhiệt độ và thời gian gia nhiệt được kết hợp thành một quy trình hoàn chỉnh, sau đó sử dụng để sản xuất 10.000 m vải dệt thoi kháng nước phục vụ sản xuất khẩu trang.

3. Vải vừa kháng khuẩn, vừa kháng nước

Ở quy trình công nghiệp dành cho vải bông, vật liệu sau xử lý đạt mức suy giảm vi khuẩn trên 99,9% đối với cả E. coli và Staphylococcus aureus, đồng thời đạt mức kháng nước 100% theo AATCC 22-2017.

4. Từ vải chức năng đến khẩu trang có thể tái sử dụng

Khẩu trang được phát triển như một sản phẩm hoàn chỉnh. Nhóm nghiên cứu xây dựng 03 phương án thiết kế, sau đó lựa chọn phương án phù hợp để tiếp tục hoàn thiện. Thiết kế được chuyển thành bộ mẫu rập trên Gerber, đi kèm bảng thông số chuẩn, sơ đồ cắt và yêu cầu công nghệ phục vụ tổ chức sản xuất.

Các kết cấu sử dụng vải thông thường ban đầu chưa giải quyết đồng thời hiệu suất lọc khuẩn và trở lực hô hấp. Nhóm tiếp tục thay đổi cấu trúc vật liệu, đưa polyester siêu mảnh vào lớp ngoài, hiệu chỉnh công nghệ kháng nước và kháng khuẩn rồi thử nghiệm lại kết cấu sản phẩm.

Sau giai đoạn chế thử, sản phẩm sau 8 lần giặt vẫn đáp ứng các chỉ tiêu được đánh giá theo EN 14683:2014 Type I. Kết quả cuối cùng là 50.120 khẩu trang vải kháng khuẩn, kháng nước được sản xuất từ công nghệ và kết cấu vật liệu đã phát triển.

5. Phát triển quần áo bảo hộ y tế

Ba phương án áo liền quần được thiết kế trước khi lựa chọn mẫu phù hợp để hoàn thiện. Bộ mẫu rập chuẩn được xây dựng trên Gerber sau các vòng chế thử và hiệu chỉnh.

Trong quá trình lựa chọn kết cấu vật liệu, phương án gồm lớp ngoài polyester siêu mịn kháng nước và lớp trong vải bông kháng khuẩn đạt hiệu suất lọc vi khuẩn 97,44%, cao hơn mức yêu cầu 95%.

Bộ quần áo chế thử đáp ứng các chỉ tiêu chất lượng theo EN 14126 sau 6 lần giặt, sau đó quy trình được triển khai để sản xuất 200 bộ quần áo bảo hộ y tế tại Công ty Cổ phần May Hưng Việt.

6. Khai thác nguồn nguyên liệu trong nước và khả năng tái sử dụng

Hai loại vải chính và chitosan sử dụng trong sản phẩm có nguồn cung trong nước; thành phần phải nhập khẩu chủ yếu là tác nhân kháng nước. Khả năng sử dụng nhiều lần giúp giảm lượng chất thải phát sinh, với mức giảm ước tính từ 20 đến 80 lần tùy loại sản phẩm.

7. Từ kết quả nghiên cứu đến công bố khoa học và sở hữu trí tuệ

Kết quả nghiên cứu đã được chuyển hóa thành 03 bài báo khoa học và góp phần đào tạo 04 học viên cao học hoàn thành luận văn.

Một hướng công nghệ của nghiên cứu tiếp tục được phát triển thành sáng chế về vật liệu kháng khuẩn cho khẩu trang y tế dùng nhiều lần. Bằng độc quyền sáng chế số 46673, số đơn 1-2023-08806, mang tên “Quy trình sản xuất vật liệu kháng khuẩn làm khẩu trang y tế dùng nhiều lần”.

Công bố khoa học liên quan

Effect of Commercial Water Repellent Agents on Functional Properties of Polyester Woven Fabric Used for Washable Medical Masks
Luu Thi Tho; Duong Thi Phuong; Chu Dieu Huong
Fibres and Textiles, 31(1), 26–36, 2024
DOI: 10.15240/tul/008/2024-1-003

Influences of Crosslinker and Molecular Weight of Chitosan on Physico-Chemical Properties of Antibacterial Treated Cotton Fabrics
Tho Luu Thi; Hong Khanh Vu Thi; Tuan Anh Nguyen; Thu Nguyen Thi Kim
Cellulose Chemistry and Technology, 58(5–6), 617–625, 2024
DOI: 10.35812/CelluloseChemTechnol.2024.58.56

Determination on Nitrogen Content of Antibacterial Cotton Fabric Treated with Chitosan
Luu Thi Tho; Vu Thi Hong Khanh; Nguyen Tuan Anh; Nguyen Thi Kim Thu
Fibres and Textiles, 31(2), 3–11, 2024
DOI: 10.15240/tul/008/2024-2-001

8. Nền tảng cho những sản phẩm dệt chức năng tiếp theo

Giá trị ứng dụng của nghiên cứu không chỉ nằm ở hơn 30.000 m vải, 50.120 khẩu trang hay 200 bộ quần áo bảo hộ đã được sản xuất. Quan trọng hơn, nghiên cứu hình thành một chuỗi năng lực từ lựa chọn vật liệu, tạo chức năng, hiệu chỉnh quy trình công nghiệp đến thiết kế và sản xuất sản phẩm may hoàn chỉnh.

Nền tảng này có thể tiếp tục được phát triển cho các sản phẩm bảo hộ lao động, sản phẩm tiêu dùng và các vật liệu dệt chức năng phục vụ những nhóm người dùng khác.