GIÁO TRÌNH MÔN HỌC CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MỚI NGÀNH CÔNG NGHỆ SỢI, DỆT TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG

TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT VINATEX TP HCM GIÁO TRÌNH MÔN HỌC CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MỚI NGÀNH CÔNG NGHỆ SỢI, DỆT TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số QĐ ngày thán.

TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẲNG KINH TẾ -KỸ THUẬT VINATEX TP HCM

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MỚI NGÀNH: CÔNG NGHỆ SỢI, DỆT TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày … tháng năm … của i u tr ng Tr ng ao đ ng ng ngh Thành phố h inh

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

LỜI GIỚI THIỆU

iáo trình ông nghệ tiền xử l sản ph m dệt được biên soạn theo chư ng trình môn học ông nghệ tiền xử l sản ph m dệt Ngành ông nghệ s i dệt hoa ông nghệ dệt may – Trư ng ao đ ng inh tế – thu t Vinatex TP ồ hí Minh o phục vụ cho học t p c a sinh viên ngành sợi – dệt nên nội dung c a giáo trình được biên soạn t p trung vào quy trình công nghệ tiền xử l các loại v t liệu dệt được sử dụng ph biến hiện nay; thêm vào đó là nh ng lưu để đạt được hiệu quả và cho chất lượng t t khi áp dụng các quy trình công nghệ tiền xử l cho m i loại v t liệu được đ c kết t th c tế tại các doanh nghiệp trong nh ng n m qua

Ngoài ph n M đ u trình bày tóm t t về d y chuyền công nghệ hoàn tất vải mục tiêu và ngh a chung c a công nghệ tiền xử l sản ph m dệt yêu c u về chất lượng nước trong hoàn tất sản ph m dệt các nội dung c n lại c a iáo trình bao gồm 2 chư ng:

o hiện nay c n có s khác nhau về việc sử dụng thu t ng trong ngành dệt – nhuôm, mặc dù đã rất nhiều c g ng trong quá trình biên soạn song không thể tránh được thiếu sót h ng tôi mong nh n được s góp c a bạn đọc để giáo trình ngày càng được hoàn thiện

Mọi kiến đóng góp xin g i về địa ch : ộ môn ông nghệ sợi dệt hoa ông nghệ dệt may Trư ng ao đ ng inh tế - thu t Vinatex TP Hồ Chí Minh s 586 ha Vạn n phư ng Linh Đông Qu n Th Đức TP ồ hí Minh

2 Lyocell và tensell 5

T N T N V N N C X N N T O PROTEIN

1 Thiết bị mới kiểm nghiệm chất lượng x thế hệ mới

1.2 Máy trộn nguyên liệu T-BLEND

2 ông nghệ kéo sợi O

2.1 Đặc điểm công nghệ mới

2.2 Máy kéo sợi RS30 O

50

50

51

3 ông nghệ dệt thoi

3.1 Nh ng ưu điểm c a máy dệt Jacquard điện tử

3.2 ác bộ ph n chính c a máy dệt Jacquard điện tử

3.3 Nguyên l n ng go tạo miệng vải m c a đ u máy dệt Jacquard điện tử

51

51

52

52

4 ông nghệ dệt kim đan ngang

5 ông nghệ dệt kim đan dọc

1 Tính n ng n i trội c a máy Vortex 870

2 ác bộ ph n chính c a máy kéo sợi Vortex 870

3 Nguyên l kéo sợi c a máy Vortex 870

4 Nguyên l n i sợi và kiểm tra l i t động trên máy Vortex 870

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN

Tên môn học/mô đun: Công nghệ tiền xủa lý sản phẩm dệt

Mã môn học/mô đun: MH27

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:

- Vị trí:

- Tính chất:

- Ý ngh a và vai tr c a môn học/mô đun:

Mục tiêu của môn học/mô đun:

v t liệu dệt mới như x nh n tạo g c protien(protid) g c polymer (polime); một s loại v t liệu chức n ng đặc biệt như x aramids x th y tinh x carbon x g m x kháng nhiệt kháng hóa chất x hiệu n ng cao và x siêu mảnh c ng được ứng dụng ngày càng nhiều trong đ i s ng và một s ngành công nghiệp óp ph n vào s phát triển ấy có s đóng góp rất lớn c a các thiết bị mới để kiểm nghiệm chất lượng v t liệu

Mục tiêu và nội dung c a chư ng này là cung cấp nh ng tính chất và ứng dụng c bản c a các loại x dệt cellulose xenlulo t nhiên, celluolose nh n tạo mới và một s loại

v t liệu mới có chức n ng đặc biệt; tính n ng và nguyên l hoạt động c a các thiết bị kiểm nghiệm x sợi mới; r n luyện k n ng v n hành các thiết bị trong d y chuyền kéo sợi khi

sử dụng các loại v t liệu dệt mới và các thiết bị thí nghiệm x sợi mới

I TÍNH CHẤT CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG CỦA XƠ CELLULOSE T NHIÊN VÀ

Để hiểu được quy trình sản xuất x modal trước hết ta tìm hiểu các giai đoạn sản

- iai đoạn nén cellulose: ưới áp suất cao tới t lệ 2,6 – 3,0 để tạo alkaline cellulose với cellulose (34%), sodium hydroxide (15 - 16% và nước (50%)

- iai đoạn nghiền: Nghiền vụn mớ alkaline cellulose và tạo điều kiện cho s x m

nh p c a oxygen và carbon disulfide

- iai đoạn hóa xathation: Xanthatio gồm phản ứng gi a alkaline cellulose và carbon disulfide để tạo cellulose xanthate tan trong sodium hydroxide Visco được chu n bị bằng h a tan mảnh vụn xanthate trong dung dịch sodium hydroxide pha loãng dưới độ biến dạng/c t cao khoảng10ºC

- Q a trình lọc và lão hóa: Được th c hiện trước khi kéo sợi để ph n b đều chất thay thế

- iai đoạn đông tụ và tái sinh: Định hướng và s p hàng các ph n tử cellulose theo hướng trục x để có tính chất c học t t nhất o đó phải điều ch nh t c độ và s sai khác trong công đoạn này, có thể dùng để t i đa hóa độ kéo giãn c a x tạo ra

Nh ng s thay đ i và điều ch nh quá trình sản xuất visco để có được modal bao gồm:

- Thay đ i nồng độ natri sunfat và kẽm do chúng ảnh hư ng tới t c độ phân

h y xanthate và hình thành sợi, hoạt động c a sulfat kẽm hạn chế các liên kết crosslinking ph n ngoài cùng c a sợi

- Điều ch nh lượng glucose để làm ch m t c độ tái sinh sợi và làm cho sợi mềm dẻo h n Điều ch nh nồng độ và loại phụ gia trong bồn Kiểm soát k bồn đông tụ và quá trình kéo dài c học tiếp theo để thay đ i độ qu n c a x

2 T n t v n n mo

 Đặc tính c u trúc:

S khác biệt gi a cấu tr c chính c a loại x này so với x bông:

- Khác nhau về mức độ polymer (polime) hóa c a các phân tử cellulose, phân tử cellulose bông có 2000 - l0000 đ n vị glucose liên kết với nhau trong khi modal nằm trong khoảng 200 - 700

- S khác biệt trong s p xếp phát triển c a các phân tử trong filament x dài liên tục

- X WM modal thư ng có mặt c t ngang hình tr n không có hiệu ứng v - lõi (skin/core) rõ rệt

- ấu tr c vi mô gồm nhiều vi thớ tạo thành filament dạng x dài liên tục ch phá

h y khi có tác động làm tan rã các liên kết (ví dụ: axit nitric) ác vi thớ ph n ph i th ng nhất trong mặt c t ngang filament tạo ra cấu tr c đồng nhất

- Độ tinh thể HWM modal vào khoảng 55% rayon thông thư ng 40 - 45%, bông 70

- 80%)

- Mức độ định hướng c a các ph n tử cellulose dài trong cả vùng vô định hình và các vùng tinh thể c a x WM modal cao h n trong rayon thông thư ng hình 1.1

a) Visco

b) Modal

ấu tr c l có màu t i cấu tr c cellulose có màu sáng

H nh : S h c iệt về cấu tr c gi a visco và modal

 Các loại xơ HWM đều có các tính chất chung:

- Modulus ướt cao, cho thấy khả n ng giãn t t khi ướt

- T ng tỷ lệ độ bền đứt ướt đ i với độ bền đứt khô

- T ng sức khả n ng kháng trư ng n dưới tác dụng c a kiềm

- Mức độ trùng hợp cellulose cao

- Cấu trúc vi thớ

Nh ng đặc điểm trên cho thấy x modal có nhiều tính chất tư ng t với x

+ T ng đư ng kính trong điều kiện ướt: 11,5 - 15% (lớn h n bông và nh h n rayon thông thư ng)

Bảng : Tên thương mại của một số loại xơ modal

Nh t

Daiwa Spinning Co

Fuji Spinning Co

M

Avtex Fiber Inc

American Enka Courtaulds N Amerca Inc

Fiber40, Avril Xantrel W63 (Lirelle)

2 Lyocell và tensell

2 Qu tr n s n xu t

Lyocell (lyocell tiêu chu n – lensing lyocell) và tencell là 2 loại x nh n tạo thế hệ cellulosic mới được tạo ra nh s phát triển c a quá trình gia công dung dịch d a trên nền

c a tertiary amine oxides hình 1.2

hả n ng h a tan b t nguồn t nhóm chức ph n c c lớn N→O có khả n ng phá vỡ

liên kết hydro nội ph n tử và gi a các ph n tử c a cellulose Phư ng pháp này có ưu điểm

là hòa tan cellulose mà không có các d n xuất hóa học và tạo ra ít phế thải dạng khí và dạng

2 là hoặc methyl (Me)

- Z là v ng carbon bão h a hoặc th m 5-; 6- hoặc 7- có thể thay thế ch bằng methyl

vị trí β hoặc ε hoặc –NH2

- Z là CH2CH2W; trong đó W, có thể là –OH có thể là -S hoặc c ng có thể là –

NH2

- N-methylmorpholineoxide NMMO được coi là dung môi l tư ng do không ch

có khả n ng h a tan cao mà c n có độ n định lớn và là sản ph m có ph n rã, ít độc hại

- ung dịch c a cellulose trong NMMO không tạo ra các phức hợp và d n xuất

- ung dịch kéo sợi ra solvent-spun có độ bền đứt cao cảm giác s tay mát, nhìn bóng mịn như lụa o các tính chất này x lyocell có các ứng dụng mới mà các x c t

ng t truyền th ng không có được

- Ethylmorpholine oxide monohydrate (NMMO là hợp chất hóa học gi a methyl morpholine với hydro peroxit (H2O2 ông thức ph n tử là C5H13NO3

N NMMO nhiệt độ trong phòng được kết tinh dưới dạng mono hydrat và tan chảy nhiệt độ 72° Ở nhiệt độ 100° mono hydrat NMMO có thể h a tan s lượng nhiều

3: đồ quy trình lyocell

 ộ

Lyocell tiêu chu n (lensing sản xuất t bột nhão solucell t công ty Bahia (tên c

là Bacell S.A) Solucell được tạo ra t quy trình tạo bột nhão c a prehydrolysis kraft hay Visbatch Sixta và Borgards 1999)

Đặc tính bột nhão được xác định bằng s ph n b hẹp c a kh i lượng ph n tử lyocell c n có thể sản xuất t bột nhão saiccor hoặc alicell hoặc một s dạng khác bảng 1.2 hình 1.4

ộ

Solucell Bahia Brasil Khuynh diệp, bạch đàn

(Eucalyptus) Prehydrolysis kraft

Saiccor Sappi Saiccor

Nam Phi

E Globulus (90%)

và cây keo (10%) Ca và Mg Sulfite

H nh 4: C c loại gỗ đƣợc thu hoạch và chế iến thành dạng ột

 Qu tr nh gia công l ocell:

X lyocell được tạo thành nh h a tan tr c tiếp cellulose mà không tạo ra bất kỳ

d n xuất hóa học trung gian nào do đó công đoạn tái sinh gi ng như quy trình viscose là

th a ể kéo sợi bao gồm ch yếu là nước và NMMO ác bước quyết định đến s hình thành cấu tr c là:

- Đông tụ: S định hướng các ph n tử theo hướng dọc trục sợi

- Crystallisation: S biến đ i gi a dung môi/không dung môi d n đến s khử solvat

hóa c a polymer và s phục hồi trạng thái r n solid-state c a v t liệu dạng có thớ (fibrous)

- Thu hoạch g : thu hoạch được c t dài t ng đoạn khoảng 20 feet (6,1m), máy

chuyên dụng sẽ b g ra thành nh ng miếng vuông nh

- Tạo bột g : huyển g bào vào bể chứa c a nồi hóa chất làm mềm thành bột g

ướt ột g được rửa với nước và có thể được t y tr ng sấy khô trong một phiến lớn Sau

đó bột g đã sấy được cuộn thành ng phiến xenlulo M i cuộn xenlulo nặng khoảng 227

kg (500 pounds)

- Nghiền bột g : ác cuộn cellulose được bẻ thành nh ng tấm vuông nh khoảng 1

inch đun nóng trộn đ y bình với dung môi NMMO

- Lọc: Do ngâm trong dung môi, xenlulo bị h a tan thành dung dịch sạch được

b m qua một tấm lọc để đảm bảo mọi v bào g đều được tan ra

- éo sợi: Dung dịch h a tan xenlulo được ép spinneret; x sau đó, được ngâm trong dung dịch NMMO loãng khác

H nh 5: Mô hình qu tr nh sản xuất l ocell

2.2 T n t v n n yo

Lyocell có cấu tr c rất khác so với cấu tr c c a visco về cấu tr c l mặt c t ngang mức độ kết tinh chiều dài và chiều rộng kết tinh định hướng vô định hình hình 1.6 hình 1.7 và bảng 1.3

H nh 6: Phần siêu mỏng thể hiện cấu tr c lỗ của xơ lyocell

Phần cấu tr c lỗ màu đen, phần cellulose màu trắng

Tencell staple

NMMO

ột g

Trộn

Lọc cô dung dịch

Lọc

m

ồn kéo sợi Phun t

ể đệm

h n hợp

Lọc

ồn kéo sợi Lọc NMMO

T p trung NMMO

X

iặt hồ sấy ép nếp c t x

H nh 7: Mặt cắt ngang lyocell đƣợc chuẩn ị i ỹ thuật cr o - fixation

 C u trú xơ yo :

Bảng 3: Cấu tr c của l ocell và cấu tr c của visco

Mặt c t ngang hình thái học Đồng nhất dày đặc L i - v

hính s khác biệt về cấu tr c c a lyocell so với cấu tr c c a visco nên lyocell có tính chất khác so với visco

- ết tinh cao h n và kích cỡ kết tinh rộng h n so với visco

- Độ co thấp trong nước do đó n định kích thước cao trong vải

- X có s tạo thành các vi thớ

- n định cao với kiềm so với visco

- Độ bền c a lyocell cao h n độ bền c a bông và visco trong cả 2 trạng thái khô và ướt, nhưng kém so với P S bảng 1.4)

Bảng 4: Độ ền của l ocell và một số loại xơ h c

- So sánh một s tính chất v t l lyocell với một s loại x :

hả n mg h t m gi nước trên bề mặt và khả n ng trư ng n c a lyocell đều cao

h n bông visco chu n và HWM visco – bảng 1.5) Ngoài ra độ bền c a lyocell đặc biệt trong điều kiện ướt đã được cải thiện rất nhiều so với visco mặc dù không bằng P S nhưng độ bền c a lyocell cao h n so với bông bảng 1.6)

Bảng 5: Tính chất vật lý của l ocell, visco và visco HWM

Tencell

Tencell

h tiêu

Với: a – s h t bám c a h i nước 20° ; b – độ m 65% và 20° ; c – 25°

Bảng 6: Tính chất vật lý của l ocell, bông visco, modal và PES

 Vi thớ và độ x lông của lyocell:

- ưới điều kiện có l c c ng c học và s trư ng n v lyocell vỡ tung và một s

vi thớ micro-fibrils) bị rã ra t x sau đó bị tách ra dọc theo trục x hình 1.8 Điều này

c ng liên quan đến độ tinh thể cao và định hướng lớn đồng th i độ kết dính gi a các thớ thấp

- Trong điều kiện trư ng n , các fibrils phân tách ra nhiều h n do h t nước

và liên kết cạnh gi a các tinh thể crystallites) bị yếu đi g y nên tính d t n thư ng

b i mài m n c học c a x

+ Liên quan tr c tiếp đến cấu tr c s tạo thành vi thớ và s phát triển c a ch ng là

kh i đ u cho các nghiên cứu cấu tr c x và các thông s kéo sợi sẽ bị ảnh hư ng

H nh : Vải denim l ocell và vải Jersey lyocell ng mịn

Tro c a tre bao gồm các chất vô c như silicat các mu i sunfat carbonat hay các ion kim loại Thành ph n c a tro thay đ i theo loại tre độ tu i c a c y c ng như vị trí c a các lớp cấu tr c th n tre Tro t p trung g n như toàn bộ ph n biểu bì tre càng r n thì hàm lượng tro càng cao bảng 1.7)

Bảng 7: Thành phần h a học xơ tre

Loài tre Ethanol

toluence (%) Tro (%)

Lignin (%)

Cellulose (%)

Pentosan (%) Phyllostachys

- X tre t nhiên (natural bamboo fiber hoặc orginal bamboo fiber)

- X tre nh n tạo (bamboo viscose fiber)

- Một trong nh ng thành ph n trong các x nh n tạo khác thư ng sản xuất dưới dạng than tre

vi sinh – enzim)

H nh 2: Minh họa qu tr nh sản xuất xơ tre t nhiên

H nh 3: Mô tả quy tr nh sản xuất xơ tre t nhiên

- X tre nh n tạo:

Quy trình sản xuất x tre nh n tạo được minh họa và mô tả như hình 1.14 ó thể thấy, x tre nh n tạo được sản xuất t cellulose tre sử dụng công nghệ hóa học sử dụng chất hóa học – tư ng t sản xuất x visco Vì thế ngư i ta c n gọi x tre nh n tạo là một loại rayon

H nh 4: Mô tả qu tr nh sản xuất xơ tre nh n tạo

2 T n t v n n xơ tr

T nh ch t và ng d ng của tre t nhi n

X tre t nhiên là loại x ph n h y t nhiên Ở điều kiện thư ng x tre và sản

ph m c a nó hoàn toàn n định nhưng dưới điều kiện môi trư ng cho phép x tre t ph n

h y trong môi trư ng O2 và H2O

o được chế biến bằng phư ng pháp v t l và sinh học, không sử dụng bất kỳ hóa chất nào nên x tre có thể gọi là x sạch th n thiện môi trư ng và an toàn với sức kh e

con ngư i

a Tính chất v t l

X tre t nhiên có đ y đ các tính chất t t c a loại v t liệu dệt t nhiên: àm m cao (11,4%); độ thông thoáng cao; độ dài t i đa là 90 mm nhưng thư ng được sử dụng như là loại x c t ng n 30 – 40 mm ; độ mảnh không cao ch kéo được sợi có chi s là Ne

28, nên hạn chế mặt hàng; độ bền tư ng đư ng với độ bền c a x bông; một s tính chất khác c a x tre t nhiên được mô tả trong bảng 1.8

Bảng 8: Tính chất vật lý của xơ tre t nhiên

Nén và c t nh

Trộn Xanthate hóa

Lão hóa

Trộn Lão hóa

X tre nh n tạo iặt và hoàn tất

éo thành x dài liên tục Lọc

X tre t nhiên có khả n ng kháng khu n t t bảng 1.9)

Bảng 9: Khả n ng h ng huẩn của vải t xơ tre t nhiên và t một số loại xơ h c

Bảng 10: Khả n ng h m i của vải t xơ tre t nhiên

ngu n S TS B i ai ng, Đ Bách Khoa T Chí Minh)

o vải t sợi tre t nhiên có nh ng tính chất qu như trên nên ngày nay ngư i ta đã dệt nhiều loại vải khác nhau được ứng dụng khá rộng rãi trong may mặc hình 1.15

H nh 5: Minh họa một số ứng dụng của vải t xơ tre t nhiên

3.2.2 T nh ch t và ng d ng của tre nhân t o

Vải x tre nh n tạo được sử dụng ngày càng rộng rãi: T các sản ph m lót cho trẻ

em đến các lứa tu i khác sản ph m c n ch ng tia c c tím đến các loại trang phục công s

Đó là vì vải x tre nh n tạo có nh ng đặc tính qu :

H nh 6: Tính chất vật lý của xơ tre nh n tạo và một số loại xơ h c

II T NH CHẤT CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG CỦA XƠ NH N T O GỐC PROTEIN

X protein trong t nhiên có dạng như len t tằm Nhiều protein không phải là dạng x c n chuyển đ i để tạo x bằng cách h a tan protein và đ y dung dịch protein thu được qua v i phun rồi sau đó bị đông cứng thành sợi T cu i thế kỷ XIX một s x protein nh n tạo đã được tạo ra như casein t s a zein t ngô và arachin t lạc đ u phộng Tuy nhiên, sản lượng và ứng dụng c a ch ng không cao bằng các loại x protein

t nhiên xenlulo và t ng hợp Trong các loại x nh n tạo g c động v t x casein được ứng dụng rộng rãi nhất

H nh : Cấu tr c dọc trục và mặt cắt ngang xơ casein-Doshi group

- Quá trình sản xuất x casein t s a được trình bày hình 1.18 và được mô tả như

sau:

Đ u vào là sửa dạng l ng tiếp theo là qua các quá trình:

+ Làm mất nước

+ Phá vỡ cấu tr c c a s a

+ hép tạo polyme (polime) hóa

+ Tinh lọc ph n thô để tái sử dụng

éo sợi

Làm khô

+ Làm cong

Tiếp theo là tùy theo dạng x c n sản xuất có thể:

+ t ng n để tạo x ng n staple fiber

oặc: Tạo x dài liên tục filament

iểm nghiệm

+ oàn thiện đóng giói

Tính chất và ứng dụng của xơ casein

- Lành cho da, thoải mái, màu s c tư i sáng do tính nhuộm t t

- Là sản ph m xanh th n thiện với môi trư ng

- Hấp thụ và d n m t t vì thân sợi thành ph n phức hợp và dọc trục sợi có các rãnh cấu tr c không đồng đều làm cho x casein hấp thụ độ m mịn t t như x

t nhiên khác và d n m t t h n so với x nhiệt dẻo độ xuyên thấm t t

Sửa dạng l ng

Làm mất nước

Tinh lọc Phá vỡ cấu tr c

hép copolyme hóa

H nh 18: Qu tr nh tạo xơ casein t s a

- Để có thể đánh giá và so sánh tính chất c a x casein với tính chất c a một

s x ph biền khác xem bảng 1.12)

- Nhược điểm c a x casein: Độ bền và khả n ng chịu nhiệt độ không cao

o có nh ng tính chất như đã nêu, x casein được dùng để tạo các sản ph m dệt may cao cấp các loại sợi 100% casein hoặc sợi casein pha với len cashmere,

t tằm, spun lụa, bông, một s len khác gai và x khác với các tính n ng tư ng t

Bảng 1.12: Một số tính chất của casein và một số loại xơ h c

T tằm (Silk)

Len (Wool)

iểm nghiệm

uộn

Đóng gói

breaking elongation rate (%)

2 Một số xơ nh n tạo gốc protein h c

Ngoài x casein c n một s loại x nh n tạo g c động v t như zein t ngô, arachin

t đ u phộng (hình 1.19 nhưng sản lượng và ứng dụng c a các loại x này không được nhiều bằng x casein

H nh : Một số loại xơ protein h c

III T NH CHẤT CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG CỦA XƠ NH N T O GỐC POLIME

T NHIÊN - XƠ ALGINATE

1 Qu tr nh sản xuất

- X alginate được điều chế t axit (acid) alginic, trích ly t rong biển l n

đ u tiên vào n m 1860

- Họ rong biển l a chọn thư ng là Laminariae hoặc là họ Macrocystis ác

họ rong biển này có tính bền dẻo, có cấu trúc thớ rõ rệt, tạo được alginic acid với cấu tr c đại phân tử khá dài

- Thông thư ng ngư i ta kéo sợi t rong biển theo phư ng pháp ướt trong

bể chứa các chất: 2 - 3% CaCl2, 0,5 – 0,6% HCl và chất làm dẻo (2,5% d u olive, 1% chất nh hóa)

Tính chất và ứng dụng của xơ alginate

 X alginate có nh ng tính chất c bản:

- Độ h t nước lớn (20 - 30%)

- ền c học kém giảm bền mạnh khi ướt

- Không cháy

- Tan trong dung dịch xà ph ng hoặc x t 1%

- Tan được trong nước

 ng dụng:

- Tạo vải nhẹ x p có thể t h y t tan trong nước hoặc dung dịch x t loãng được

sử dụng làm đồ lót cho trẻ em không c n giặt và trong y tế (hinh 1.20) trang phục bị biến mất khi bị phun nước trong ảo thu t)

H nh : Một sản phẩm t vải sợi alginate để l t, ng viết thương

su t bóng và có tính đàn hồi t t nên được sử dụng để hồ vải cho sợi bền và chịu được mức độ cọ xát cao, giảm bớt tỷ lệ sợi đứt và nâng cao hiệu suất dệt

IV NH NG TÍNH CHẤT CƠ BẢN VÀ ỨNG DỤNG CỦA MỘT SỐ LO I VẬT LIỆU CHỨC N NG Đ C BIỆT

ác loại v t liệu được sử dụng cho nh ng chức n ng đặc biệt high performance fibers là nh ng x có giá trị sử dụng cao, phạm vi ứng dụng lớn Ví dụ: Trang phục cho

nh ng hoạt động c n được bảo vệ mức độ cao để tránh chấn thư ng trong giải trí mạo hiểm thể thao) hàng không hình 1.21 v xe v n tải

H nh : Một số sản phẩm t vật liệu chức n ng đặc iệt

1 Vật liệu aramid

1.1 T n t r m

ể t khi thư ng mại hóa sợi polyamide được giới thiệu ch yếu là do nhu

c u thị trư ng cho sợi chịu nhiệt vào th i điểm đó (b i u Pont t n m 1963), ngư i ta có tư ng sản xuất ra một loại v t liệu có tính chất đặc biệt đó là aramid hiện nay đang dược ứng dụng iện nay, có một s loại aramid có tính chất khác nhau về độ bền và độ giãn đứt bảng 1.13)

Mặc dù có một s loại aramid khác nhau nhưng tính chất chung là ch ng có độ bền

c học rất cao; khả n ng chịu nhiệt rất cao các tính chất c học h u như không bị thay đ i khi nhiệt độ 350O biểu đồ hình 1.22

Bảng 13: Một số tính chất của c c loại xơ aramid

và so s nh với một số loại xơ h c (b)

1.2 n n xơ r m

X aramid hình 1.23 được ứng dụng để sản xuất các mặt hàng c n có độ cứng cao (high strength), có độ bền kéo và mài m n cao (heat/cut resistance) nhẹ (light weight) n định kích thước ch ng co r t t t – dimensional stability) được minh họa hình 1.24

 Tiền chất thư ng mại:

- Định dạng t t, có khả n ng thay thế kim loại

- Th n thiện với ngư i dùng

 Tuy nhiên hiện nay loại v t liệu này chưa được ứng dụng rộng rãi vì c n thiếu công nghệ sản xuất vải composit với n ng suất cao giá thành hạ hiện nay

n ng suất thấp giá cao)

a ác tấm th m xếp chồng không đều b) Mô hình 3D c a cấu tr c x carbon

H nh : Cấu tạo xơ car on

H nh 6: C c dạng sợi car on

2.2 n n

o giá thành cao nên v t liệu carbon chưa được ứng dụng rộng rãi mà ch được ứng dụng trong một s l nh v c nhất định Đó là nh ng l nh v c đ i h i phải c n đến tính chất v t l siêu đ ng c a carbon như trong công nghiệp hàng không, v trụ, một s sản

ph n thể thao đ nh cao cánh tua bin gió hình 1.27

- ền hóa chất nói chung và đặc biệt với kiềm

-Trong điều kiện hằng s điện môi thấp

 So sánh với x carbon, x th y tinh có:

- Độ bền thấp h n nhưng không nhiều

- ớt gi n h n nhiều

 Tính chất c a x th y tinh cấp – glasses:

3.2 Ứng dụng

Về tính kinh tế: X th y tinh rẻ h n rất nhiều so với x carbon Tuy nhiên

v n có 2 loại giá khác nhau Loại giá rẻ được dùng cho các mục đích thông dụng và loại đ t tiền dành cho các mục đích đặc biệt iện nay có đến trên 90% trong t ng

s x th y tinh được dùng cho mục đích thông dụng giá rẻ ình 1.28: Minh họa một s hình ảnh ứng dụng x a x th y tinh

X th y tinh dùng cho cấu tr c ch ng lửa X th y tinh làm tấm ch n s n bóng r

X th y tinh làm tư ng s n hockey

H nh : Một số ứng dụng của xơ thủ tinh

4 Xơ gốm

C u trú v t n t

ph n ceramic bao g m alumina và silica với tỉ l 50/50 i n nay c o i gốm, đ à monoxide ceramic bao g m ít nh t 80% của 1 oxide, ví d alumina và zirconia; và o i x ceramic đặc bi t kh ng o ide cũng đã đ ợc s n xu t nh si icon carbide, silicon nitride, boron nitride

- Loại x này có cấu tr c vô định hình và tinh thể, x ceramic non - oxide có

độ bền và ứng suất cao, t lệ co - nh n thấp trong điều kiện có nhiệt độ cao khi so sánh với các x polycrystalline khác o v y, ch ng được dùng cho mục đích sử dụng nhiệt độ cao và n định

- Thành ph n oxi là nhân t c bản trong điều khiển vi cấu tr c và tính chất c học

c a x d n xuất polymer SiC Để t ng nhiệt độ sử dụng t lệ oxi phải giảm đi Quy trình sản xuất c n nhiệt độ môi trư ng trong mọi điều kiện ông nghệ phức tạp nên giá x cao

- Các x g m oxi thư ng mại hiện nay đều được d a trên aluminia (Al2O3), mullite (mixed oxides c a Al2O3 và SiO2), YAG (yttrium aluminum garnet -

Y3Al5O12), hoặc zirconium dioxi (ZrO2)

- ó tính đa tinh thể vi cấu tr c đặc trưng b i độ bền và ứng suất rất cao n định với oxi hóa nhiệt độ cao do tính oxi t nhiên Loại x g m này có tính n định về nhiệt (do n định biên trượt nhiệt độ cao, độ co - nh n giới hạn; độ co - nh n c a x nhiệt độ cao ảnh hư ng b i vi cấu tr c và thành ph n hóa học; với loại x polycrystalline có thể chịu đến 1100O

C)

- iện nay có một s phư ng pháp công nghệ sản xuất x g m oxi:

+ Phư ng pháp gián tiếp (relic process)

+ Phư ng pháp dung dịch (spinning dopes based on molecularly dispersed precursors)

+ Phư ng pháp kết hợp sol/gel (spinning dopes based on colloidally dispersed precursors)

+ Phư ng pháp slurry – dạng nhão (spinning dopes containing coarse ceramic particles)

+ Phư ng pháp tiền chất polymer (spinning dopes based on inorganic polymers)

2 n n

- Trong may mặc và tiền xử l vải:

X g m được sử dụng để sản xuất trang phục đặc biệt như qu n áo ch ng nhiệt Làm tấm g m trong máy đ t lông vải bông bằng bức xạ hồng ngoại sức nóng c a tấm g m này bức xạ nhiệt lên bề mặt vải c n đ t dưới dạng các tia hồng ngoại do v y lông trên vải bị các tia hồng ngoại đ t – đạt chất lượng t t h n so với máy đ t khí