CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Bài 1: GIỚI THIỆU I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Vật liệu dệt xuất hiện từ rất lâu đời, từ khi con người biết sử dụng lá cây, vở cây,…đan kết lại với nhau để mặc giữ ấm cơ thể và bảo vệ trước các điều kiện khắc nghiệt của môi trường tự nhiên Bông, len, tơ tằm, lanh được xem là các loại nguyên liệu dệt sử dụng đầu tiên và duy trì khá lâu trong nhiều thế kỷ. Mặc dù vậy chúng vẫn chứa rất nhiều bí ẩn chưa được khai phá, mãi cho đến tận thế kỷ XX mới được hé mở bởi các nhà vật liệu. Họ không chỉ tìm ra cách tự nhiên tổng hợp các loại xơ mà còn phát minh ra nhiều loại vật liệu mới trong tự nhiên không có.
Đến nay có ít nhất 24 loại xơ nhân tạo được tìm ra bởi các nhà khoa học. Khoảng những năm 1880, các nhà hóa học hữu cơ đã có những hiểu biết khá thấu đáo về xơ thiên nhiên, tìm hiểu các thông tin cơ bản của loại vật chất gọi là xơ. Họ cho rằng xơ gồm nhiều phân tử lớn sắp xếp hợp lý trong một cấy trúc vật chất. Một số nhà khoa học đã tìm ra một số dung môi có thể hòa tan được các phân tử này Đầu tiên Frederick Schoenbein đã phát hiện ra loại xơ có tên nitrocellulose nhưng rất dễ cháy nổ.
Sau đó Hilaire de Chardonnet đã cải thiện công trình của Schoenbein bằng cách biền đổi nitrocellulose thành cellulose. Công trình nghiên cứu này kết hợp với các công trình nghiên cứu khác đã giúp thế giới sản xuất thành công loại xơ rayon đầu tiên vào cuối thế kỷ XVIII. Vào năm 1857 nhà bác học Schweitzer tìm ra sợi cuproamoniac, sau đó được Louis Henry Despeissis sáng chế thành xơ vào năm 1890, tuy nhiên không được sản xuất do cần lượng đồng lớn Năm 1892 các nhà khoa người Anh đã sản xuất được một số lượng lớn xơ viscose từ nguyên liệu là cellulose của gỗ Sau đại chiến thứ I, trên thị trường xuất hiện xơ acetate với nguyên liệu từ xơ bông ngắn được Schutzenberger sáng chế năm 1869 nhưng năm 1921 mới được sản xuất ở quy mô công nghiệp. Xơ acetate đáp ứng được các yêu cầu sản xuất và sử dụng nên được sử dụng khá rộng rãi.
Những năm sau đó, ngành hóa học hữu cơ cao phân tử xuất hiên và phát triển mạnh mẽ, kéo theo đó là sự ra đời của các loại xơ như polyamide, polyester, polyacrylic, nylon, polyolefin…và các loại xơ này đã được sản xuất rộng rãi trên toàn thế giới Năm 1960, một lượng lớn kiến thức đã được các nhà khoa học tích lũy và giải thích một cách đầy đủ khoa học về mối quan hệ cấu trúc và tính chất của các loại xơ, sợi vải. 1 Nguyên nhân dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của các loại xơ nhân tạo - Dân số thế giới tăng nhanh, nhu cầu văn hóa kỹ thuật ngày càng cao dẫn đến chi phí cho các loại vật liệu này càng nhiều. Không thể chỉ trông cậy vào các loại xơ thiên nhiên vì diện tích đất đai hẹp, sản lượng giới hạn… - Nhiều loại xơ nhân tạo có tính chất cơ lý không thua kém gì xơ thiên nhiên thậm chí còn hơn như độ bền, độ chụi hóa chất…. - Có rất nhiều nguyên liệu trong thiên nhieencos thể điều chế xơ nhân tạo (cellulose, than đá, dầu mỏ…) phù hợp với các nước có nền công nghiệp phát triển như châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản….người ta dễ dàng điều chinh các tính chất cho phù hợp với mục đích sử dụng kiến xơ nhân tạo ngày càng được chú ý.
- Chi phí để sản xuất xơ nhân tạo ít hơn nhiều so với xơ thiên nhiên, vốn đầu tư các trang thiết bị để sản xuất xơ nhân tạo cũng thấp dẫn đến giá thành xơ nhân tạo có tính cạnh tranh mạnh với xơ thiên nhiên. TẦM QUAN TRỌNG Ăn, mặc, ở đó là nhu cầu không thể thiếu của con người, nó gắn liền với lịch sử tiến hóa của loài người. Vật liệu dệt là một trong những yếu tố cấu thành lên trang phục, thể hiện cái mặc của con người. Với sự biến đổi không ngừng của lịch sử, vật liệu dệt thỏa mãn một cách sâu sắc quan niệm ăn mặc của con người, vai trò của nguyên liệu dệt đã có những thay đổi theo thời gian.
Vật liệu dệt không chỉ đơn thuần dùng để mặc mà còn dùng trong các lĩnh vực dân dụng, công nghiệp,….Một số vai trò của nguyên liệu dệt là: - Trong may mặc: Giúp bảo vệ cơ thể như giữ ấm, che nắng, chống thấm, chống ma sát, cách điện… Giúp làm đẹp như tạo vẻ bóng sáng, mềm rũ, nhiều hoa văn, màu sắc… Giúp thể hiện phong cách cá tính người mặc như tạo sự trang trọng, nữ tính, lịch sự…. Tạo sự tiện nghi cho người mặc như cảm giác thông thoáng, thấm hút mồ hôi, cảm giác thoải mái… - Trong dân dụng: Sử dụng trong nội thất: rèm của, bọc nội thất (ghế, salon, bàn…), thảm, chăn, ga trải gường… Sử dụng làm vật liệu ngoài trời: vải bạt, vải dù, vải trùm xe, vải buồm… Sử dụng trong lĩnh vực vệ sinh, y tế: khăn ăn, khăn tắm, quần áo phẫu thuật, khẩu trang…. Sử dụng trong lĩnh vực xây dựng: vải địa kỹ thuật, vải che công trình, vải bọc tường. Sử dụng trong công nghiệp kỹ thuật: vải lọc, đệm chống rung, màng ngăn, lót cách điện, đệm cách điện… Sử dụng trong sinh hoạt: túi, ví, giỏ sách, balo… 2 III.
MỘT SỐ THUẬT NGỮ 1. Xơ dệt Xơ dệt là thành phần cơ bản của vật liệu dệt gồm các bó phân tử nằm dọc trục xơ và gắn bó với nhau bởi các lực liên kết phân tử, là những phần tử mảnh và rất mềm dẻo. Tỉ số dài ngang tối thiểu để làm xơ dệt phải là 350:1. Phù hợp nhất là 1000:1.
Do vậy chiều dài thường được tính bằng mm, cm…chiều ngang tính bằng µm. - Xơ cơ bản: là vật liệu ban đầu trước khi chế biến, đơn thể duy nhất không thể chia nhỏ nếu không muốn phá hủy xơ. Xơ cơ bản có thể có dạng: Xơ cắt ngắn: có thể săn hoặc không săn ( các xơ nhân tạo thường được cắt ngắn nhằm đạt yêu cầu về độ mềm mại, độ xốp…mặc dù độ bền bị giảm đáng kể) Tơ: là dạng xơ cơ bản có chiều dài rất lớn tính bằng m như tơ tằm, tơ hóa học… Tơ liên tục( filament): là loại tơ có chiều dài không xác định Xơ tế vi: là dạng filament rất mảnh (< 10µm) Cước: là dạng tơ có đường kính rất lớn (> 0,1mm) Dải: là dạng tơ có bề ngang bé (0,1 – 1mm), chiều dài tùy ý, được cắt ra từ các tấm mỏng như giấy, màng nhựa, kim loại lát… - Xơ kỹ thuật: là tập hợp nhiều xơ bản ghép nối với nhau theo chiều dọc bởi các chất keo (như xơ lanh, xơ đay…) hoặc lực liên kết (như amian). - Xơ hóa học: Là loại xơ do con người làm ra bằng kỹ thuật hóa học.
Xơ hóa học có đủ các dạng trên, trong đó xơ cơ bản ở dạng dài liên tục gọi là filamen và dạng cắt ngang từ filamen gọi là stapen 2. Sợi dệt Sợi dệt thành phần cơ bản là xơ, liên kết với nhau bằng các lực ma sát hoặc chất kết dính. Sợi tương đối mảnh, mềm mại và bền, có chiều dài tùy ý đo bằng m, km.Sợi dệt có một số dạng: - Sợi xơ cấp: Sợi con ( sợi đơn): do các sợi cơ bản liên kết với nhau bằng phương pháp xoắn (sản phẩm của ngành kéo sợi bông, len, tơ tằm) gồm 2 loại: Sợi trơn: có cấu tạo, màu sắc giống nhau trên toàn bộ chiều dài Sợi hoa: có cấu tạo và màu sắc thay đôi theo chiều dài Sợi cắt: do các dải xoắn lại với nhau tạo thành dây buộc như dây kim tuyến Sợi dún: là dạng sợi hóa học có độ co giãn cao (PES, PA, PAN….) với một số tên thương phẩm như sợi elastic, sợi meron, sợi gofron - Sợi thứ cấp: do các sợi sơ cấp xe, chập lại với nhau Sợi phức: gồm nhiều sợi con liên kết với nhau bằng phương pháp xoắn hoặc kết dính. Sợi xe hay sợi chập được ghép thừ 2 hay nhiều sợi sơ cấp bằng phương pháp xoắn với dạng cơ bản là dạng ống, dạng vặn nút chai và dạng lõi Sợi lõi hay sợi bọc có cấu trúc đặc biệt gồm một lõi là một sợi bền được bao bọc bằng lớp xơ tốt, xơ phế liệu hoặc dải kim loại có màu.
3 Sợi pha: chứa nhiều thành phần xơ phối trộn với nhau như bông với len, viscose với acetate… 3. Chế phẩm dệt Chế phẩm dệt là các sản phẩm được sản xuất dưới nhiều hình thức khác nhau có nguồn gốc từ xơ và sợi dệt. - Dạng xơ gồm đệm, bông y tế, cốt chăn mền… - Dạng sợi gồm chỉ may, chỉ thêu, dây buộc, dây trang trí - Dạng tấm gồm có vải dệt thoi, vải dệt kim, vải không dệt, đăng ten… - Dạng chiếc như chăn, khăn, vớ, mũ… Bài 2: PHÂN LOẠI NGUYÊN LIỆU DỆT I. THEO NGUỒN GỐC HÌNH THÀNH 1.
Xơ sợi dệt tự nhiên - Xơ thực vật: bông, đay, gai, dứa, dừa, chuối…. - Xơ động vật: tơ tằm, len - Xơ khoáng vật: amian, kim loại (nhôm, đồng…), á kim (thủy tinh, gốm…) 2. Xơ sợi dệt nhân tạo - Tái sinh: hydrat cellulose ( viscose, cuproamoni), acetyl cellulose ( acetate, triacetate), protide ( zein, casine, đậu nành, collagen) - Tổng hợp: Đồng mạch carbon: olefin (polyethylene, polypropylene) halogen (polyvinylcluoro, polyvinylfluoro), alhydroxyl ( polyvinylalcol ), alnitryl ( polyarylic). Dị mạch carbon: polyamide (nylon 4, nylon 6, polyamide thơm….), polyester, polyurethane, polycarbonate Dị vòng: polyimide, polyoxydiazol… 4 Xơ dệt Thiên nhiên Nhân tạo Động vật Thực vật Khoáng vật Polymer Polymer Xơ khác Xơ amian tổng hợp tự nhiên - Carbon - Thủy tinh ơ tằm Len Quả hạt Vỏ thân cây Lá - Kim loại - Cừu - Bông vải - Lanh - Chuối - Gốm - Lạc đà - Bông gòn - Đay - Gai Tây Lan - Dê, thỏ.
- Dứa Alginate Cao su Protein tái sinh Cellulose tái sinh Cellulose este hóa - Sữa - Vícose - Acetate - Bắp - Cupro - Triacetate Polymethylene urea Polyolefin Polyurethane Polyamide Polyester Dẫn xuất polyvinyl II. THEO KHẢ NĂNG CHỊU NHIỆT 1. Vật liệu dệt nhiệt rắn - Vật liệu nhiệt rắn có tính chất không chảy mềm ở nhiệt độ cao, khi vượt qua quá nhiệt độ cho phép thì kém bền, than hóa và dẫn đến bị phá hủy hoàn toàn - Hiện tượng này xuất hiện là do trong phân tử nguyên liệu dệt có chứa nhiều nhóm có cực (-OH, -COOH, -NH2…) nên lực lên kết giữa các đại phân tử (polyme) lớn hơn lực liên kết phân tử trong mạch chính.