Bài giảng vật liệu dệt phần 1 xơ dệt

VẬT LIỆU DỆT • Tài liệu tham khảo tiếng Việt: - Vật liệu dệt; Nguyễn Trung Thu; Giáo trình ĐHBK Hà Nội; 1990 - Thí nghiệm Vật liệu dệt; Nguyễn Trung Thu; Giáo trình ĐHBK Hà Nội; 1990 - Vật liệu dệt; Nguyễn Văn Lân; NXB ĐHQG TPHCM; 2011 - Kỹ thuật kiểm tra hàng xơ-sợi-chỉ-vải (tập 1); Phạm Hồng; NXBKHKT Hà Nội; 1998 • Tài liệu tham khảo tiếng Anh: - Textiles Fibre to fabric; Bernard P.Corbman; ParisLondon-New York - Understanding Textiles; Billie J Collier, Phyllis G Tortora - Fibre Science; R.Gopalakrishnan, V Kasinathan, K Bagyam PHẦN THỨ NHẤT XƠ DỆT ⚫ Phân loại vật liệu dệt Vật liệu dệt Xơ Xơ hiên nhiên Xơ kĩ thuật Tơ Nguyên liệu dệt Xơ stapen Xơ hóa học Tơ filamet Sợi filament: sợi texture, sợi lõi… Sợi kéo từ xơ: sợi cọc, sợi OE Sp dệt dạng sợi Sợi xe, chỉ, thừng, cáp Các loại sợi (sợi kiểu, sợi slub, sợi funcy ) Vải dệt thoi Vải dệt kim Sp dệt dạng Ren, vải trang trí Vải không dệt Sp dệt dạng Tất , mũ, găng tay, khăn Phân loại xơ dệt theo cấu tạo hóa học Xơ dệt Xơ thiên nhiên Xơ hữu Xenlulo Bông Lanh Đay Gai Protein Len Tơ tằm Xơ hóa học Xơ vơ amiang Thực vật Hydrat Xenlulo Visco Polyzonic Lyocell Xơ hữu Polymer có nguồn gốc tự nhiên Thực vật Axetyl xenlulo Axetat triaxetat Xơ vô Polymer tổng hợp Động vật Protein Kazein Dị mạch PA, PET, PU Xơ thủy tinh Xơ cacbon Xơ kim loại Mạch C PAN, PVC, PVA , PP(POP), PE XƠ DỆT: Phân loại theo đặc điểm cấu tạo xơ • Xơ bản: VL dệt dạng đơn thể chia nhỏ theo chiều dọc xơ không muốn phá hủy xơ hồn tồn; VD: xơ bơng, len… • Xơ kỹ thuật: gồm nhiều xơ liên kết lại với theo chiều dọc nhờ loại keo; VD: lanh, đay, gai nhờ lực kết tinh amiang • Tơ: Là dạng xơ có chiều dài lớn, thường đo m, chí km; VD: Tơ tằm, tơ hóa học • Filament: Tơ (xơ) dạng dài liên tục Kích thước ngang nhỏ 10μm • Xơ Staple: dạng cắt ngắn xơ filament Xơ dệt Xơ thiên nhiên Xơ Xơ kỹ thuật Tơ Xơ hóa học Tơ hóa học (filament) Xơ staple CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA XENLULO Khái niệm: - Là hợp chất CPT (polymer) thiên nhiên - Là vật chất để tạo xơ (94-96%), lanh (80%), đay (71%), gỗ thông (55%)… - Là nguyên liệu để tạo số xơ hóa học như: vitxco, polino, axetat… - Là nguyên liệu tạo ta số sản phẩm: giấy, màng nhựa, chất dẻo, sơn, thuốc nổ… - Cơng thức hóa học xenlulo (C6H10O5)n - Mỗi vòng ĐPT xenlulo có nhóm hydroxyl - Hai vịng cạnh xoay góc 1800 - Giữa hai vòng thực mối liên kết glucozit - C6H10O4 – O - C6H10O4 – O - C6H10O4 – O - …… - ĐPT xenlulo có cấu tạo thẳng thực loại lực liên kết hydro vandecvan • Tính chất vật lý: - Khối lượng riêng: 1.54-1.56g/cm3 - Khả chịu nhiệt độ: 1200C, tăng tiếp nhiệt độ đến 180 -1900C có tượng cháy - Bị lão hóa ánh sáng, đặc biệt ánh sáng mặt trời, giảm bền; Độ bền giảm 50% chiếu a/s trực tiếp 1000h - Khả hút ẩm tốt (VL xell TN tăng bền độ ẩm tăng) - Không tan nước bị trương nở nước • Tính chất hóa học: - Kém bền với axit đặc biệt axit vô H2SO4, HNO3 - VD: C6H7O2(OH)3 + 2nHNO3 = C6H7O2 (NO3)2 OH + 2nH2O - Ứng dụng làm sợi Nitơrat, thuốc nổ - Tương đối bền với kiềm, nhiên tăng nhiệt độ, nồng độ kiềm xenlulo bị hòa tan phần - Kém bền với chất oxy hóa (NaClO, H2O2…), làm cho xenlulo giảm bền - Không tan dung môi như: cồn, benzen, aceton, rượu - Xenlulo hịa tan amoniac đồng [Cu (NH3)m] (OH)2 • Tính chất sinh học: - Kém bền với VSV nấm mốc • Nhận biết xenlulo: - Đốt: Cháy, tro rời, vụn, có mùi khét giấy cháy - PP hóa học: Cho xenlulo tác dụng với dung dịch clorua kẽm, KI, iốt xenlulo bị thủy phân, dung dịch có màu đỏ tím xanh tím (tùy theo nồng độ dung dịch) CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT CỦA PROTEIN • Khái niệm: - Là dạng protit - Là vật chất để tạo len tơ tằm - Khi len gọi kêratin, chiếm 90% len - Khi tơ tằm gọi fibrôin chiếm 75% tơ tằm - Xêrixin loại keo chiếm 25% tơ tằm - Cadêin để tạo xơ nhân tạo, tạo từ sữa - Monomer để tạo protein axit amin Xơ Polyamide (PA): (1939- qui mô CN) - Tên gọi: Nylon (Anh, Pháp, Mỹ); Perlon (Đức); Capron (Nga) - Nguyên liệu: Than đá, dầu mỏ; caprolactam - CT hóa học: PA : [NH−(CH2)5−CO]n - Chế biến NL: Cho caprolactam nóng chảy nhiệt độ 1000C, hòa với nước, khuấy mạnh khoảng 2h tạo Axit aminocapron [NH−(CH2)5−CO] + H2O = NH2 (CH2)5COOH - Cho NH2 (CH2)5COOH + [NH−(CH2)5−CO] = Đimia HCOOH(CH2)5NH-OC(CH2)5NH2 - Tiếp tục tạo polymer có mức độ trùng hợp theo yêu cầu (KL phân tử: 16000-20000); cơng thức tổng qt HCOOH(CH2)5NH- [OC(CH2)5NH]n-OC(CH2)5NH2 • ĐK thực hiện: T0= 250-2600C, P= 10bar, thời gian: 10h • Định hình sợi: PP chất chảy lỏng • Kéo giãn để tăng bền, tẩy giặt, tách nước, sấy khơ, cuộn • Tính chất: + Vật lý: γ = 1.14g/cm3 - W= 3.5-4.5% - T0= 130-1500C; 170-1800C-mềm; 216-2600C-chảy - Rất bền ánh sáng (lão hóa, thơ cứng, ngả vàng) - Dễ sinh tĩnh điện + Cơ học: - P= 3-9.5g/D; ướt giảm bền khoảng 10-15% - ε = 20-30%; tới 80%; độ bền uốn cao - Độ bền ma sát cao (gấp 20 lần axetat, 10 lần vitxco) • Khả chống nhàu tốt • Hóa học: - Tương đối bền với dung môi HC: dầu, aceton, benzen… - Tan hầu hết axit vơ có nồng độ TB - Tan phenon, axit foocmic, crezol - Bền với kiềm • Sinh học: - Bền với VSV, nấm mốc • Một số loại PA: - Nylon 6: made from caprolactam [NH−(CH2)5−CO]n - PA 6.6 : made from hexamethylenediamine and adipic acid NH2(CH2)6NH2 + COOH(CH2)4COOH = [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO]n • PA66/6.10 : [NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO]n−[NH−(CH2)6−NH−CO −(CH2)8−CO]m made from hexamethylenediamine, adipic acid and sebacic acid • Nylon 7: from axit aminoenan NH2(CH2)6COOH (ít sử dụng) • Nylon 11: from axit aminoundecanoic NH2(CH2)10COOH - Những số 6, 6.6, 6.10….thể số nguyên tố cacbon mắt xích - Số nguyên tố cacbon cao PA chịu hóa chất, ánh sáng, khả cách điện tăng độ hút ẩm, độ bền nhiệt mơ đun đàn hồi giảm • m-Aramid, p-Aramid (Kevla, Nomex) thuộc nhóm PA thơm có tính chất vượt trội độ bền cơ-lý, khả chống đâm xuyên nên sử dụng làm áo giáp chống đạn, áo cho VĐV đấu kiếm, quần áo cho VĐV đua mô tô, gia cường vỏ xe, thay thép bê tông chịu ứng lực sản phẩm chuyên dụng khác • Sử dụng: • Trong sản phẩm dệt kim: bít tất, quần áo lót cho phụ nữ, vải lót cho phụ nữ, làm áo bơi, quần áo thể thao, giải trí… • Do có độ bền mài mòn cao nên sử dụng làm quần áo thể thao, sản phẩm đòi hỏi độ bền ma sát • Do PA nhẹ nên sử dụng làm quần áo phi cơng • Các loại dây đan lưới đánh cá, dây dù, dây câu • Ứng dụng CN tạo sợi texture PA xơ nhiệt dẻo • Ứng dụng làm sợi dún (đàn tính cao) • Xơ PA xtapen pha với loại xơ khác như: bơng, len… • Xơ polyacrylonitrin (PAN) (Len tổng hợp) - Tên gọi: Ooclon (Mỹ); Nitron (Nga), Crilo (Pháp), Acrylic - NL ban đầu: Axetylen + Axit cianhydric= Acrylonitrin - CH=CH + HCN → CH2 = CH trùng hợp → CN H2 C CH n CN - C3H6 + NH3 + 3/2O2 → CH2 = CH + 3H2O CN - Sau có polyacrylonitrin cho tác dụng với Dimetylfoocmandehit [HCON(CH3)2], T0= 70-800C, T= 1-2h - Lọc dung dịch, tách bọt khí → dung dịch kéo sợi - Định hình sợi: theo p.p khơ ướt - Đối với xơ xtapen định hình theo p.p ướt, kéo giãn nhiều lần • Tính chất: + Vật lý: γ = 1.14-1.17g/cm3 - W= 0.9-1% (1.3-2.5%) - T0= 120-1300C nhiều giờ; 1600C-vàng; 2500C-chảy - Rất bền ánh sáng (có KN chịu xạ hạt nhân) - Dễ sinh tĩnh điện Khả giữ nhiệt tốt + Cơ học: - P= 23-30cN/tex (3-9.5g/D); ướt giảm bền khoảng 10% - ε = 20-25%; - Mô đun đàn hồi gấp lần PA, PET - Khả chống nhàu, chống co tốt - Kém bền ma sát + Hóa học: - Tương đối bền với kiềm, axit, trừ kiềm, axit đậm đặc - Bền với chất oxi hóa + Sinh học: Bền với VSV, nấm mốc • Sử dụng: - Acrylic thường dùng để kéo sợi pha trộn với len để keó sợi pha len Sau sử dụng dệt kim để làm áo ấm mặc ngồi mùa đơng, giả dạ, thảm, chăn (len tổng hợp) - Kéo sợi xốp cách sử dụng loại PAN có độ co nhiệt chênh lệch nhau, tỷ lệ pha khác nhau, để dệt áo len có khả giữ nhiệt tốt, sử dụng vào mùa đơng - Xơ acrylic có độ rỗng cao có nhiều micro mao quản cho phép hấp thụ chất lỏng tốt nên dùng làm quần áo lót mùa đơng - Sử dụng PAN làm sản phẩm rèm cửa, sản phẩm sử dụng ngồi trời • Xơ polyvinylalcol (PVA) (Sản xuất Nhật) - Tên gọi: Vinylon, curalon, polyvinilic - NL ban đầu: Than đá, đá vôi Thủy phân, OH -→ + nCH3COOH - Định hình sợi: Hịa tan 15-20% PVA vào nước → d.d có độ nhớt thích hợp Kéo sợi theo phương pháp ướt • Tính chất: + Vật lý: γ = 1.26-1.30g/cm3 W = 4.5 - 5% T0: 1150C- vài giờ; 1800C-vài phút; 2000C-mềm; 2300C- chảy - Rất bền ánh sáng - Là xơ TH có khả hút ẩm tốt + Cơ học: - P ngang PA (3-7g/D); ướt giảm bền khoảng 10-25% - ε = 20-25%; - Bền ma sát (chỉ đứng sau PA) + Hóa học: - Bền với axit, kiềm lỗng, chất oxi hóa - Tan axit H2SO4 nhiệt độ thường - Tan axit HCl 12-15% - Tan axit foocmic, phenol, cresol, - Nhuộm giống + Sinh học: - Bền với VSV, nấm mốc - Không mục kể chôn lâu đất or ngâm nước biển • Trên thực tế người ta sử dụng loại PVA tan không tan Tan nước - Hồ sợi dọc Không tan - Chỉ phẫu thuật - Quần áo bình thường, quần áo tắm, bảo hộ, áo mưa, dù - Bơng băng y tế - Làm lớp lót cho áo vest - Vải thủy lôi - Pha với xơ khác: bông, len, vitxco… - Pha PVA + 10-15% PET làm mạch máu nhân tạo - Trong CN dùng làm sợi mành, băng chuyền, ống dẫn xăng, vải lọc hóa chất XƠ DỆT • Tên gọi, cấu tạo hóa học (NL hình thành) • Các tính chất + Vật lý: KLR, W(%), T0, Ás… + Cơ học: P(cN/tex, g/D…), ε(%), E, MS… + Hóa học: Ax, Kiềm, Oxh, DMHC… + VSV: + Tính chất bật (Ưu, nhược) • Sử dụng xơ dệt • Quan hệ tính chất xơ với tính chất sợi, vải sản phẩm dệt Liên hệ TC xơ dệt đến tính chất vải tạo thành • Tính chất học, vật lý, hóa học vải • Các tính chất tiện nghi + Sinh lý nhiệt (TTKK, TH, T0…) + Cảm giác (C, M, Nhàu…) + Vận động • Tính kinh tế • Sử dụng, chăm sóc bảo quản (giặt, là, phơi, cất giữ ) • Nhận biết (VL, HH, …) • Kết hợp với VL khác XƠ DỆT • Sử dụng xơ dệt + Trong ngành: SPDM (Sợi - - vải - SP) - SPDM thông dụng - SPDM kỹ thuật + Ngồi ngành: - Y tế - Giao thơng - Thủy sản - Hàng không - CN ô tô -… XƠ DỆT • Xơ thiên nhiên: bơng, len, tơ tằm • Xơ hóa học + Xơ nhân tạo: Vitxcơ, Polino, Lyocell + Xơ nhân tạo biến tính: Axetat, triaxetat + Xơ tổng hợp - Dị mạch: PET, PA - Mạch cacbon: PAN, PVA