CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Nguồn gốc vải len Cho đến khoảng 10.000 năm trước công nguyên, những người ở phía Tây Á bắt đầu thuần hóa cừu và chăm sóc cho chúng, để cho chúng lúc nào cũng mập mạp. Tại thời điểm này họ bắt đầu sử dụng các sản phẩm từ sữa của chúng, uống hay làm phô mát. Khi giết những con cừu, dĩ nhiên da của chúng sẽ được mang đi thuộc, và có thể lông của chúng sẽ được giữ để giữ ấm, nhưng vẫn chưa có len mà chúng ta biết.1 Người phụ nữ và người đàn ông đang xén lông cừu, khoảng năm 1416 (tranh của Tres Riches Heures, tại bảo tàng Cluny Museum, Paris).
Một thời gian không quá muộn sau đó con người cũng bắt đầu làm quần áo, thay vì chỉ mặc da thú. Vì họ có nhiều da cừu, một trong những sợi họ sử dụng là lông cừu. Họ nhận thấy rằng mặc dù không có lông cừu nào thực sự tốt cho việc kéo sợi, vì nó quá dày và giòn, một số lông từ phần bụng, mặt dưới của con cừu, tốt hơn phần còn lại. Và mọi người bắt đầu lai tạo những con cừu có bộ lông đẹp nhất với nhau, cố gắng để có được bộ lông có thể kéo sợi.
Phải mất hàng ngàn năm, nhiều Đỗ Tấn Thịnh 9 Khóa 2016B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật thế hệ cừu, nhưng khoảng năm 5000 trước Công nguyên, con người đã có thể bắt đầu kéo sợi len [1]. Len có rất nhiều lợi thế hơn sợi thực vật như dễ dàng để kéo sợi và dễ se hơn bông và lanh. Len được sử dụng để làm áo khoát ngoài, vớ, và chăn,… (Mặc dù đây cũng là một bất lợi trong khí hậu nóng như Ai Cập). Len có thể nhuộm len dễ dàng hơn so với lanh, vì vậy len có thể làm được những bộ quần áo với màu sắc và hoa văn đẹp hơn.
Vào khoảng năm 1800 trước công nguyên, nền văn minh Babylon đã rất nổi tiếng về len. Người ta đã phân biệt con những cừu nào dùng để thịt và những con cừu nào sẽ được dùng để lấy len. Và cũng từ thời gian này, chất lượng lông cừu cũng đã được phân cấp từ len cừu núi, len chất lượng trung bình và len chất lượng cao.2 Arkesilas, người cai trị Cyrene ở Bắc Phi, giám sát những người khuân vác các kiện len (bình Spartan, năm 500 trước công nguyên). Trung tâm chính của sản xuất len trong thời cổ đại là Trung Á.
Những người du mục chăn cừu Scythia làm len thành chăn mền, ủng. Người Scythia và người Sogdian, cũng như người Thổ Nhĩ Kỳ thời Trung cổ và người Mông Cổ, cũng nhồi len vào quần áo, mũ dệt kim và tạo thảm len thắt nút cho sàn nhà của họ. Họ bán Đỗ Tấn Thịnh 10 Khóa 2016B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật những tấm thảm này, và tất cả quần áo và mũ len của họ, trên con đường tơ lụa, phía tây vào Trung Quốc, phía nam vào Ấn Độ, và phía đông sang châu Âu. Người dân ở Tây Á cổ đại, Hy Lạp, Rome, và Bắc Âu, cũng mặc rất nhiều quần áo len.
Họ cũng sản xuất vải len để bán. Các vị vua Assyrian, Hittite và Mycenaean trong thời đại đồ đồng đều buộc phụ nữ bị bắt làm tù binh chiến tranh sống trong các nhà máy kéo sợi và dệt len lớn để làm quần áo len, chăn và thảm. Khi đế chế La Mã sụp đổ vào những năm 400 sau Công nguyên, thì ngành công nghiệp len châu Âu cũng vậy. Nhưng nó lại quay trở lại khoảng năm 1000 và tiếp tục qua thời Trung Cổ; người Anh thời Trung cổ và Ý, đặc biệt, nuôi nhiều cừu cho len.
Thương nhân Anh bán len tốt nhất của họ để được kéo, dệt và cuối cùng là đan ở Ý, và sau đó thương nhân từ Florence và Venice vận chuyển vải len trên khắp Địa Trung Hải đến Đế chế Hồi giáo.1 Sản lượng xơ len trong năm 2008 [2] Quốc Gia Sản Lượng (tấn) Úc 407.290 Liên Bang Nga 53.363 20 nước hàng đầu thế giới 1.000 Đỗ Tấn Thịnh 11 Khóa 2016B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Trước đây, lông từ giống cừu hoang dã bao gồm ba lớp chính: lớp lông ngắn, lớp lót và lớp lông dài. Tuy nhiên ngày nay, các giống cừu hiện đại đã mất đi đặc tính này, thay vào đó là chất lượng sợi len và những đặc tính phong phú khác. Hiện tại, chất lượng lông cừu được phân ra thành nhiều nhóm đối tượng khác nhau. Tuy nhiên, đặc trưng độ hiếm có, độ mảnh của xơ, độ dài xơ, màu sắc và tính chất của xơ sẽ quyết định xơ nào sẽ là xơ có chất lượng cao nhất.
Một số xơ có chất lượng rất cao và thuộc hàng xa xỉ phẩm như xơ len cashmere, pashmina,… một số xơ có chất lượng cao trải dài đến trung tính và rất nổi tiếng chẳng hạn như xơ len merino [2].2 Cấu trúc và tính chất của len [2] Cấu tạo của protein chủ yến trong xơ len là keratin, chúng chứa hơn 17 loại acid amin khác nhau với thành phần tính theo khối lượng thay đổi theo từng giống len. Phân tử keratin của len có hai dạng cấu trúc tinh thể khác nhau. Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X người ta thấy ở điều kiện bình thường, keratin của len có dạng xoắn ốc alpha-keratin với các liên kết hydrogen theo hướng dọc trục. Khi xơ bị kéo căng trong nước có thể giãn đến 50% hay trong hơi hước đạt đến 100% thì chúng dần chuyển qua cấu trúc beta-keratin, các liên kết hydrogen chuyển theo hướng ngang qua giống như trong fibroin của tơ tằm.
Điều này cho thấy sợi len có tính co giãn đàn hồi cao nhất so với các loại xơ protein khác, nhất là khi độ ẩm tăng. Mặt khác, lúc không có lực căng và với các điều kiện xử lý thích hợp (nhiệt, ẩm, gấp, cuộn …) chiều dài sợi len mau hồi phục và có thể rút ngắn so với kích thước ban đầu hơn 30%, cấu trúc của keratin lại quay trở về dạng xoắn lò xo. Nhờ đặc tính này mà vải len ít nhàu và phục hồi nếp nhăn tốt, một số mặt hàng vải khi giặt giũ xong không cần phải là, ủi. Đỗ Tấn Thịnh 12 Khóa 2016B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Hình 1.3 Phân tử keratin ở trạng thái xoắn (alpha-keratin) và thẳng (beta-keratin) Xơ len ngắn, là lông của nhiều loại động vật khác nhau, thể hiện bởi một sợi protein đa bào, hình dạng thon từ chân đến ngọn, chiều dài xơ từ 4-200 mm và có đường kính từ 10-40 micromet.
Mô hình cấu trúc của xơ len được mô tả ở hình 1. Thành phần cấu tạo của xơ len gồm lớp biểu bì dạng vẩy, lõi xơ hay gọi là cortex và lớp màng tế bào bao quanh các tế bào của biểu bì và cortex. Khảo sát bằng kính hiển vi, trên bề mặt xơ là các vẩy chồng khít lên nhau xuôi chiều từ gốc đến ngọn. Ở len mịn, lớp vẩy chiếm 10% xơ.
Trong quá trình cọ xát trên sợi, các vẩy này tạo nên hiệu ứng làm xơ dịch chuyển định hướng. Đây là nguyên nhân gây nên hiện tượng co và tạo nỉ của các mặt hàng len trong khi giặt. Những nghiên cứu gần đây cho thấy, hình dạng vẩy, số vẩy trên một đơn vị chiều dài trùng cùng với đường kính xơ cho phép xác định được đó là lông của con vật nào, đây là đặc tính nhận dạng quan trọng giống như vân tay của con người. Do đó, người ta đã chế tạo các dụng cụ đo tần số vẩy nằm trên mỗi sợi lông nhằm phân loại Đỗ Tấn Thịnh 13 Khóa 2016B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật chính xác xơ động vật trong mặt hàng len, đặc biệt đối với các mặt hàng đợc dán nhãn là len cashmere.4 Mô hình xơ len.3 Vật liệu thuốc nhuộm sử dụng trên vải len [3] Thuốc nhuộm hay sử dụng trong vải len là thuốc nhuộm acid có công thức cấu tạo chủ yếu là muối kiềm của acid sulphonic và/hoặc cacboxylic (có chứa SO3H, COOH hoặc nhóm OH).5 Dạng chất màu monosulphonat.
Đỗ Tấn Thịnh 14 Khóa 2016B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Hình 1.6 Dạng chất màu disulphonat.7 Dạng chất màu trisulphonat. Thuốc nhuộm acid có độ hòa tan trong nước tốt và ái lực cao với tơ tằm, len, poly amit. Thuốc nhộm acid đại diện cho lớp thuốc nhuộm quan trọng đối với các loại xơ này: dễ nhuộm, tính đều màu nói chung tốt, cho phép nhuộm sâu và tận trích đồng đều. Không ảnh hưởng đến độ mềm và độ bóng của vật liệu.
Thuốc nhuộm acid được tận trích trực tiếp từ máng nhuộm trung tính đến acid mạnh. Bổ sung acid làm tăng tận trích, bổ sung muối làm chậm tốc độ tận trích (điều chỉnh đều màu). Khi nhuộm được thực hiện đúng, sự tận trích máng nhuộm thường được triệt để (dung dịch nhuộm trong). Phải chú ý đến lựa chọn thuốc nhuộm, ví dụ với hỗn hợp pha len/poly amit, thuốc nhuộm acid monosulphonate là phù hợp nhất (mức bão hòa cao hơn, nhuộm sâu hơn, lên màu tương đương cả hai sợi), trong khi thuốc nhuộm acid disulphonate thiên về tận trích cho xơ phụ thuộc vào độ acid của máng nhuộm (len có năng lượng Đỗ Tấn Thịnh 15 Khóa 2016B Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật liên kết acid cao hơn so với polyamit).
Vì sự kết hợp thuốc nhuộm acid mono và disulphonat, không nên sử dụng nhuộm màu trơn cho len pha polyamit. Vì chất màu monosulphonat được polyamit ưu tiên hấp thụ và thuốc nhuộm disulphonat bị thay thế (hiệu ứng che chắn), do đó tăng sự tận trích lên thành phần len. Hiệu ứng này gây ra khác ánh màu trên hai thành phần. Trong ứng dụng thực tế, không có sự phân biệt kỹ thuật giữa chất màu hai, ba hay đa nhóm chức.
Việc áp dụng các thuốc nhuộm acid disulphonate trong nhuộm len cũng có thể được mở rộng bằng việc sử dụng thuốc nhuộm trisulphonate theo ái lực của chúng. Lượng chất trợ cần thiết (để ngăn chặn đốm màu) thường khác nhau đối với chất màu hai và bao nhóm chức. Vật liệu poilyamit có khả năng nhuộm polyamit, thuốc nhuộm acid hai và ba nhóm chức thường được đề nghị.