Bài giảng vật liệu dệt phần 2 xơ tự nhiên (natural fibers)

PHẦN 2 XƠ TỰ NHIÊN – NATURAL FIBERS VẬT LIỆU DỆT TEXTILE MATERIAL Đại học Bách Khoa Tp HCM Khoa Cơ Khí Bộ môn Kỹ Thuật Dệt May 1 • Xơ dệt được dùng để tạo vải từ 4000 – 5000 năm qua • Các xơ được sử d[.]

PHẦN 2

XƠ TỰ NHIÊN – NATURAL FIBERS

VẬT LIỆU DỆT

TEXTILE MATERIAL

Đại học Bách Khoa Tp.HCM Khoa Cơ Khí

Bộ môn Kỹ Thuật Dệt May

• Xơ dệt được dùng để tạo vải từ 4000 – 5000 năm qua

• Các xơ được sử dụng nhiều nhất: lanh (flax), gai dầu (hemp), tơ tằm (silk), len (wool) và bông (cotton)

• Vải từ xơ bông được sử dụng ở Trung Quốc, Ai Cập và Peru cổ đại

• Vải tìm thấy ở Ai Cập cho biết rằng bông đã được dùng ở đây từ

12000 năm trước Công Nguyên, trước khi lanh được phát hiện

• Công nghiệp kéo sợi và dệt vải từ xơ bông bắt đầu ở Ấn Độ Vải bông chất lượng cao được tạo

ra vào đầu những năm 1500 trước Công Nguyên

2.1 INTRODUCTION – GIỚI THIỆU

• Lanh là xơ lâu đời nhất của nhân loại

• Mẫu lanh từ Çatal Hüyük (Thổ Nhĩ Kỳ) và Kerma (Nubia, Sudan) được cho là có niên đại lần lượt 6500

và 2000 năm trước Công Nguyên

• Vải quấn xác ướp bằng lanh trong mộ ở Ai Cập được cho là 5000 năm tuổi và các xơ này rất tốt, có thể tồn tại nguyên vẹn cho tới thời đại ngày nay

• Cừu là động vật được con người thuần hóa đầu tiên Việc lai giống để tăng lượng lông bắt đầu khoảng 100 năm sau Công Nguyên

2.1 INTRODUCTION – GIỚI THIỆU

• Người Tây Ban Nha phát triển việc nuôi cừu Merino cho lông vào năm 1400 sau Công Nguyên Đây là tiền thân của nguyên liệu lông cừu ngày nay

• Tơ tằm là xơ thiên nhiên gốc protein Người Trung Quốc là chuyên gia đầu tiên về tơ tằm Trong vòng 300 năm, người Trung Quốc giữa kín bí quyết sản xuất tơ tằm

• Tơ tằm chỉ bán cho Ba Tư và Ai Cập với giá của vàng

2.1 INTRODUCTION – GIỚI THIỆU

• Người Tây Ban Nha phát triển việc nuôi cừu Merino cho lông vào năm 1400 sau Công Nguyên Đây là tiền thân của nguyên liệu lông cừu ngày nay

• Tơ tằm là xơ thiên nhiên gốc protein Người Trung Quốc là chuyên gia đầu tiên về tơ tằm Trong vòng 300 năm, người Trung Quốc giữa kín bí quyết sản xuất tơ tằm

• Tơ tằm chỉ bán cho Ba Tư và Ai Cập với giá của vàng

3.1 INTRODUCTION – GIỚI THIỆU

3.2 CLASSIFICATION – PHÂN LOẠI

Tự nhiên Nhân tạo

polymer (nhiệ dẻo)

Động vật Polymer

tự nhiên

Cotton

Bast fibres

Xơ Libe

Miscellanio

us

vegetabble

Tơ tằm Lông cừu

Lông động vật

Cellulose acetat, tri acetate

Polynosic rayon

Casein

Visco rayon Cupramonium

Lyocell

PA, PES,PP,PU

Acrylic (PAN)

Adhesive, melamine

Nylon

PVA,PVAL, PTFE

XƠ DỆT

7

 Xơ tự nhiên gốc thực vật

 Xơ tự nhiên gốc động vật

 Xơ tự nhiên gốc khoáng sản

8

asbestos

3.3 XƠ TỰ NHIÊN

Xơ tự nhiên gốc cellulose

• Cellulose là hợp chất thiên nhiên, là chất cơ bản tạo thành của các tế bào thực vật, trong đó có một số xơ dệt

• Là polymer tự nhiên, cơ sở nguyên liệu sản xuất các xơ nhân tạo gốc cellulose như viscose, rayon, acetate

• Cellulose ở thể rắn là hợp chất cao phân tử nhóm polysaccharid, đại phân tử có cấu trúc mạch thẳng với mắt xích [-C6H10O5-]

9

3.3.1 Xơ tự nhiên gốc thực vật

 Xơ libe hay xơ từ thân cây, tạo nên các chùm có xơ trong vỏ

cây như lanh, đay, gai (flax,ramie,hemp,jute,kenaf)

mầm như chuối sợi abaca,dứa sợi agave

Phân loại Xơ tự nhiên gốc cellulose

10

a Bông/Cotton

• Dạng cellulose tinh khiết nhất, polymer dồi dào nhất của tự nhiên

• Xơ libe/Bast fiber (lanh/flax, đay/jute, gai/ramie, dâm bụt Ấn/kenaf) chỉ có ¾ cellulose so với bông

• Xơ bông có khối lượng phân tử cao nhất, trật tự cấu trúc tốt nhất (độ tinh thể, định hướng)

 Là xơ và sinh khối hàng đầu trong xơ dệt

• Sau khi ra hoa  hình thành và phát triển quả bông (boll) chứa các xơ

• Khi quả chín  nở và các xơ xuất hiện

• Một quả bông có khoảng 30 hạt (seed), mỗi hạt chứa 2000 – 7000

xơ

• Xơ bông có màu từ trắng kem đến vàng

a Bông/Cotton

a Bông/Cotton

• 5-6 tuần bắt đầu có hoa, sau 8-10 tuần hoa nở và rơi đi,để lại quả bông Xơ từ các hạt mang xơ phát triển trong quả bông

• 16-18 ngày, xơ phát triển theo đường kínhvà chiều dài

• 22-50 ngày, cellulose được bồi vào trong lỗ rỗng của xơ

• Khi quá trình bồi cellulose kết thúc, vỏ quả khô và nứt

Sự phát triến của xơ bông

• Bông thương mại thuộc họ Gossipium gồm có 3 loại chính

• Gossipium Hirsutum – 87%, trồng ở châu Mỹ, châu Á, châu Phi, châu Úc, cao đến 2 mét

• Gossipium Barbadense – 8%, trồng ở châu Mỹ, châu Á, châu Phi, cao đến 2.5 mét, hoa vàng, xơ dài chất lượng tốt, xơ ngắn mảnh và dài

• Gossipium Arboreum – 5%, cây lâu năm ở Đông Phi, Đông Nam

Á cao đến 2 mét, bông đỏ, chất lượng xơ thấp

• Ngoài ra còn 4 loại khác nhưng sản lượng không đáng kể

a Bông/Cotton

• Bông phát triển tốt ở các vùng cận nhiệt đới (subtropical) có khí hậu ấm và ẩm

• Cần 6 – 7 tháng trong điều kiện thời tiết ấm để phát triển

• Bông được canh tác ở Nam + Bắc Mỹ, Trung Đông, Châu Phi, Ấn

Độ, Trung Quốc và Úc

• Ở Châu Âu, bông được trồng ở các nước Địa Trung Hải như Hy Lạp, Bulgaria

a Bông/Cotton

16

a Bông/Cotton

Xem mẫu xơ bông Việt Nam thu hoạch và cho biết:

- Trong bông thu hoạch có các thành phần gì ?

- Bông có màu gì ?

- Làm thế nào để làm sạch bông

- Chiều dài của bông có đồng đều không ?

- Độ mảnh của bông có đều không ?

HỆ THỐNG POLYMER

• Bông là polymer cellulose tuyến tính

• Monomer đơn vị là cellobiose, polymer bông có khoảng 5000 đơn

vị cellobiose (độ polymer hóa)

• Là một polymer tuyến tính, dài 5000nm và dày 0.8nm

• Hệ thống polymer có 65-70% phần tinh thể và 35-30% vô định hình

a Bông/Cotton

HỆ THỐNG POLYMER

• Nhóm chức quan trọng nhất  Hydroxyl (-OH)

• Còn có thể tồn tại ở dạng methylol (-CH2OH)

• Sự phân cực của (-CH2OH) làm tăng liên kết hydro giữa các nhóm –OH của các polymer bông liền kề

• Ngoài ra còn có liên kết Van der Walls nhưng không đáng kể

a Bông/Cotton

CẤU TRÚC

• Bông có cấu trúc đa lớp dạng thớ gồm: thành sơ cấp (primary wall), thành thứ cấp (secondary wall) và lõi (lumen)

a Bông/Cotton

CẤU TRÚC

a Bông/Cotton

a) Mặt cắt ngang xơ bông Các thành phần tiêu biểu của xơ bông chín, khô và thành phần mỗi thớ cấu trúc

b) Mô hình về hình thái học của xơ bông