Nghiên cứu công nghệ dệt nhuộm hoàn tất vải may mặc từ sợi gai dầu pha viscose

Do đáp ứng việc bảo vệ sức khỏe người sử dụng cũng như bảo vệ trái đất nên nhu cầu về loại vải thân thiện với môi trường rất phát triển khiến các hãng dệt may khổng lồ trên thế giới ngày

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHKT

Thực hiện theo hợp đồng KHCN số 096.10RD/HD-KHCN ký ngày 25

tháng 02 năm 2010 giữa Bộ công thương và Phân Viện Dệt May tại TP.Hồ

Chí Minh

3/ Chủ nhiệm đề tài: KS Bùi Thị Chuyên

4/ Cán bộ phối hợp nghiên cứu đề tài:

Nhữ Thị Việt Hà Kỹ sư dệt Nguyễn Thanh Tuyến Kỹ sư sợi – dệt Trương Phi Nam Kỹ sư hóa nhuộm Phạm Thị Mỹ Giang Kỹ sư dệt

TP Hồ Chí Minh – Tháng 12 năm 2010

2

A LỜI NÓI ĐẦU

Từ xưa, các sản phẩm may mặc từ sợi tự nhiên đã được biết tới và luôn được ưa chuộng, trải qua nhiều thời kỳ, nhất là thế kỉ XX với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, các lọai vải tổng hợp, vải nhân tạo dần chiếm lĩnh thị trường

Do chúng đáp ứng được các tiêu chí về sản lượng, bền , rẻ, phong phú về chủng lọai

Tuy nhiên khi đời sống được nâng cao Người tiêu dùng lại muốn trở về với các sản phẩm may mặc có nguồn gốc tự nhiên do chúng có những ưu điểm vượt trội

mà cá loại sợi tổng hợp khó đáp ứng như nhẹ, xốp, mát mùa hè, ấm về mùa đông

Có khả năng hút nhả ẩm tốt đặc biệt là chúng thân thiện với môi trường, có thể tự phân hủy có khả năng kháng nấm mốc, chống tia UV

Do đáp ứng việc bảo vệ sức khỏe người sử dụng cũng như bảo vệ trái đất nên nhu cầu về loại vải thân thiện với môi trường rất phát triển khiến các hãng dệt may khổng lồ trên thế giới ngày càng muốn khẳng định vị thế trong lĩnh vực dệt

may bằng cách tăng cường sản xuất các loại vải “sạch” từ sợi tự nhiên Sợi tự

nhiên có thể được định nghĩa là "những sợi được tạo ra từ thực vật (như lá, thân cây, lớp vỏ hay cây,quả, hạt như cotton, sợi gai, dâm bụt, lanh, , sợi đay, tre, chuối, xơ dừa, bông gạo và rong tảo), có thể dễ dàng chuyển đổi thành dạng sợi dùng cho dệt may hay dùng để sản xuất nhiều loại vật liệu khác" Việc sử dụng sợi tự nhiên để đáp ứng nhu cầu của con người bắt nguồn từ hàng ngàn năm trước

và luôn giữ một vai trò quan trọng trong đời sống

Ngoài các loại vải như tơ tằm, len, lanh, cotton thì vải gai dầu cũng là một loại vải có nguồn gốc từ tự nhiên, sở hữu các đặc tính ưu việt như nhẹ, xốp, mát mẻ,

có khả năng hút nhả ẩm tốt đặc biệt là chúng thân thiện môi trường, có khả năng

kháng nấm mốc, chống tia UV

Với đặc điểm khỏe, có sức đề kháng tốt, cần ít nước và không cần chăm sóc nhiều, gai dầu là loại cây đặc biệt, loại sợi kéo từ xơ gai dầu là loại sợi tự nhiên bền nhất, thậm chí còn hơn cả sợi lanh Vì lẽ đó hiện nay, NIKE đang sử dụng vải dệt từ loại sợi thoáng khí, chống được vi khuẩn và tia cực tím này làm vật liệu sản xuất giày Ding (đại diện của Nike) nói: "Chúng tôi tin rằng bông hữu cơ và gai

dầu sẽ là hướng đi chủ đạo trong tương lai".

Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới., nóng mùa hè và lạnh về mùa đông

Vì vậy, người tiêu dùng luôn có xu hướng lựa chọn các loại vải có khả năng thấm hút mồ hôi tốt, thông thoáng Nắm bắt được các đặc tính tiêu dùng này, nhóm nghiên cứu đã có ý tưởng nghiên cứu công nghệ dệt và hoàn tất vải từ sợi gai dầu pha visco

Năm 2010, được sự chấp thuận của Bộ Công Thương, Phân Viện Dệt May

đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ dệt nhuộm hoàn tất vải may mặc từ sợi gai dầu pha viscose” Sản phẩm vải gai dầu pha visco tạo thêm

sự phong phú cho các sản phẩm của ngành dệt may Việt Nam, nâng cao tính cạnh tranh cho ngành, đáp ứng được nhu cầu vải may mặc thời trang

cho người tiêu dùng

4

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

Mục tiêu – Phạm vi của đề tài 5

Nội dung nghiên cứu 5

Phương pháp nghiên cứu 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

I Nghiên cứu thị trường 6

II Nghiên cứu nguyên liệu xơ gai dầu, visco 11

1 Phân loại và mô tả gai dầu xơ 11

2 Ứng dụng của xơ gai dầu 11

3 Tính chất xơ gai dầu 13

4 Các loại sợi gai dầu .23

CHƯƠNG 2 THỰC HÀNH

I Thiết kế mặt hàng 26

1 Thiết kế mặt hàng vải mỏng – M1 26

2 Thiết kế mặt hàng vải có trọng lượng trung bình – Mh2 28

3 Thiết kế mặt hàng vải trang trí – Mh3 30

II Quy trình công nghệ 32

III Chuẩn bị dệt: Công đoạn mắc – hồ 33

IV Công đoạn dệt 35

V Công đoạn tiền xử lý – Nhuộm – Hoàn tất 36

V.1 Thí nghiệm mẫu nhỏ 36

1 Thí nghiệm tiền xử lý: Rũ hồ - nấu tấy 38

2 Thí nghiệm nhuộm cho vải chuối/cotton 44

3 Thí nghiệm hoàn tất làm mềm vải chuối/cotton 49

V.2 Sản xuất mẫu lớn 50

1 Tiền xử lý 50

2 Nhuộm 54

3 Hoàn tất 55

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ và BÌNH LUẬN 60

KẾT LUẬN và KIẾN NGHỊ 61

1 Ý nghĩa khoa học kỹ thuật 61

2 Hiệu quả kinh tế xã hội 61

3 Triển vọng áp dụng kết quả nghiên cứu 61 Tài liệu tham khảo

6

Mục tiêu – Phạm vi của đề tài:

Mục tiêu của đề tài là khảo sát, nghiên cứu và lựa chọn thiết bị - công nghệ phù hợp để dệt và nhuộm vải từ sợi gai dầu pha visco

- Phạm vi đề tài: nghiên cứu công nghệ tạo ra 03 mặt hàng từ vải gai dầu pha visco

+Vải mỏng, trọng lượng 100-150g/m2

+Vải có trọng lượng trung bình 151-200g/m2

+Mặt hàng vải trang trí nội thất

Nội dung nghiên cứu:

- Tham khảo tài liệu, tìm hiểu thông tin và thị trường về sợi gai dầu

- Lựa chọn nguyên liệu, công nghệ, thiết bị phù hợp

- Tiến hành thí nghiệm sản xuất, thử nghiệm mẫu nhỏ

- Đánh giá và hiệu chỉnh công nghệ

- Hoàn chỉnh công nghệ, thử nghiệm mẫu vừa

- Đánh giá kết quả, khả năng ứng dụng công nghệ

- Tổng kết, viết báo cáo

Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp phân tích hệ thống

- Phương pháp lịch sử, kế thừa những thành quả nghiên cứu

- Phương pháp tham dự, phương pháp chuyên gia

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

I Tìm hiểu nguyên liệu

1/ Giới thiệu về cây gai dầu

Trong phạm vi đề tài, chúng tôi sử dụng nguyên liệu dệt là sợi gai dầu pha visco Trong đó gai dầu là loại sợi chưa được biết tới nhiều ở Việt nam nên chúng tôi sẽ giới thiệu chủ yếu về loại nguyên liệu mới này

Cây gai dầu thuộc họ Cannabis, có 3 nhóm được trồng rộng rãi ngày nay:Giống trồng chủ yếu để lấy sợi (Cannabis sativa L Cannabis sativa var.): đặc trưng với thân cao và ít phân nhánh, màu sắc vỏ cây cực kỳ phong phú như màu đỏ, vàng, xanh hoặc tím, hoặc độ dày của thân cây, lõi rắn, chứa ít THC tetrahydrocannabinol- Δ 9 (một chất gây ảo giác) (dưới 0,3% THC ) nên không đủ gây bất kỳ hiệu ứng vật lý hoặc tâm lý nào và nhiều CBD (cannabidiol - 35%) với tỷ lệ CBD/THC >1

- Giống trồng chủ yếu để làm thuốc (Cannabis sativa subsp Indica - cây cần sa): với lượng chất xơ ít (ít CBD,15%), thu hoạch chủ yếu là lá và hoa Trong đó, sự khác biệt nổi bật giữa 2 loài này là hàm lượng THC và CBD, cần sa có thể chứa từ 6 đến 20% THC trở lên với tỷ lệ CBD/THC<1

- Giống trồng để lấy hạt: làm giống, phục vụ công nghiệp chiết xuất dầu

8

Hình 1: Một số cây thuộc

họ Cannabis Tuy nhiên, chỉ có cây ngoài cùng bên trái với tên khoa học là C Sativa var mới được sử dụng trong ngành công

nghiệp dệt

2/ Lịch sử của cây gai dầu:

Cây gai dầu đã được phát hiện ít nhất 12.000 năm qua sợi (dệt, giấy) và thực phẩm Cây gai dầu được sử dụng từ thời kỳ đồ đá, với vết tích của sợi gai dầu trên mảnh gốm 7.000 tuổi ở Trung Quốc Ngoài ra, một mẫu giấy gai dầu cũng được tìm thấy ở Vạn Lý Trường Thành (Trung Quốc) có niên đại từ năm 305 trước công nguyên

Cây gai dầu được trồng ở châu Âu chủ yếu để lấy sợi, người của Christopher Columbus dùng làm dây thừng, vải cột buồm trên tàu

Từ 1880-1933 cây gai dầu được trồng tại Hoa Kỳ đã giảm từ 15.000 đến 1.200 mẫu Anh do tác động của chiến tranh Tuy nhiên từ năm 1935 công nghiệp sản xuất cây gai dầu đã dần dần hồi phục một cách đáng kể

Từ thập niên 1950 đến thập niên 1980 Liên Xô là nước sản xuất lớn nhất thế giới (3.000 km² vào năm 1970) Các khu vực sản xuất chính ở Ukraine, vùng Kursk và Orel của Nga và gần biên giới Ba Lan

Ngày nay, tuy cây gai dầu được sản xuất tại nhiều nước trên thế giới cho mục đích công nghiệp trừ Hoa Kỳ nhưng chủ yếu ở Canada (theo VoteHemp, sản lượng xuất khẩu tăng 300% năm 2009), châu Âu như Pháp

(8000 ha canh tác), Ý, Anh, Tây Ban Nha, Hungary, Rumani, Trung Quốc (năm 2006 chiếm 40% trữ lượng sản xuất của cả thế giới), còn lại là Úc, Ba Lan, Nhật, châu Phi,…

Ở Hoa Kỳ, gai dầu được trồng rộng rãi trong thế chiến II, nhất là vùng Trung Tây và Kentucky để phục vụ chiến tranh như đồng phục lính, vải, dây thừng, chão…Những năm gần đây, Hoa Kỳ nhập khẩu các loại vải công nghiệp được làm từ sợi cây gai dầu đạt trung bình 2.900.000$/ năm

Từ năm 1998 có 10 tiểu bang mà pháp luật thông qua cho phép trồng cây gai dầu với mục đích nghiên cứu (Arkansas, California, Hawaii, Illinois, Minnesota, Montana, New Mexico, North Dakota và Virginia), vì thế nông dân vùng khác và hiệp hội gai dầu đang đấu tranh đòi quyền trồng rộng rãi cây này qua tuần lễ gai dầu (từ ngày 17-23/05/2010)

Thị trường gai dầu hiện hành đối với doanh số bán hàng và xuất khẩu ở Bắc Mỹ ước tính là từ $ 50 - $ 100,000,000/năm, sản phẩm gai dầu sản xuất tại Canada chiếm 5% ngành dệt may nước này

3/Ảnh hưởng của việc trồng trọt, chế biến và sản xuất xơ sợi gai dầu tới môi trường và sức khoẻ con người

Việc trồng và chế biến cây gai dầu chủ yếu tác động thuận lợi, tích cực đến môi trường Cây gai dầu giúp phân hủy sinh học nhờ khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm như kim loại nặng Ngoài ra, cây gai dầu tăng trưởng nhanh, cần ít hoặc không cần phân bón hóa học, giúp loại bỏ cỏ dại, do đó hạn chế việc dùng các loại thuốc trừ cỏ dại, gây hại cho môi trường Bã cây gai dầu sau khi chế biến có thể dùng làm phân bón hữu cơ, , lá, hạt làm thức ăn gia súc, …các chất bã còn được dùng trong sản xuất giấy, đồ gỗ

Về mặt tiêu cực, cũng giống như việc sản xuất các loại xơ libe khác, quá trình ngâm gai dầu đòi hỏi một lượng nước sạch lớn, sau đó nước này thải ra môi trường làm ô nhiễm, giảm oxy và hòa tan chất hữu cơ Quá trình làm sạch và tái

10

sinh nguồn nước ô nhiễm này đòi hỏi nhà máy phải chi một khoản tiền không nhỏ

và ảnh hưởng đến giá thành của sản phẩm gai dầu

4/ Nghiên cứu thị trường:

Tình hình xuất nhập – khẩu sợi gai dầu của thế giới và Việt nam thời gian

qua ( Nguồn: UN.statistic division, mã tài liệu: HS 2002)

a/ Xơ gai dầu nguyên liệu đã qua chế biến, chưa kéo sợi, năm 2004-2007 (USD):

Bảng 1: Các nước nhập khẩu chính

Quốc gia Giá trị (USD) Tỷ trọng (%)

Tây Ban Nha 13,192,011 45

Cộng hòa Czech 4,013,386 13,7 Vương Quốc Anh 2,881,386 9,8 Tổng nhập khẩu 29,304,726 100

Bảng 2: Các nước xuất khẩu chính

Quốc gia Giá trị (USD) Tỷ trọng (%)

Vương Quốc Anh 4,565,612 22,5 Tây Ban Nha 4,130,000 20,4 Trung Quốc 2,626,890 12,9

Tổng xuất khẩu 20,286,146 100

Bảng 3: Kim ngạch xuất – nhập khẩu xơ gai dầu đã qua chế biến, chưa kéo sợi của thế giới 2004 – 2007 (USD)

Quốc gia Giá trị (USD) Tỷ trọng (%)

Tây ban nha 13,128,809 54,7

Bảng 5:Các nước xuất khẩu chính

Quốc gia Giá trị (USD) Tỷ trọng (%)

Vương Quốc Anh 4,552,441 34,6 Tây Ban Nha 4,068,300 30,9

c/ Sợi gai dầu xe, năm 2004 - 2007:

Bảng 7:Các nước nhập khẩu chính (USD)

Quốc gia Giá trị (USD) Tỷ trọng (%)

Nhật 1,847,241 12,7 Hàn quốc 1,563,223 10,7 Tổng 14,596,207 100

Bảng 8: Các nước xuất khẩu chính trên thế giới

Quốc gia Giá trị (USD) Tỷ trọng (%)

Trung Quốc 10,657,580 61,0

Rumani 2,248,684 12,9 Hồng công 1,313,179 7,5

3 Sản phẩm từ vải gai dầu bị thay thế bởi các loại vải tổng hợp khác;

4 Vải tổng hợp có giá thành rẻ hơn;

5 Các nhà máy hạn chế thay thế và nhập mới máy móc thiết bị kéo sợi ảnh hưởng đến sản lượng sợi trên thị trường;

6 Nhu cầu trên thị trường chưa cao do giá bán còn cao Khả năng xuất khẩu ở

châu Âu cũng sụt giảm, tuy có tăng lên ở thị trường Bắc Mỹ nhưng không

đủ bù đắp cho sự sụt giảm ở châu Âu

Tình hình canh tác và chế biến sợi gai dầu trên thế giới những năm qua

Bảng 11: Sản lượng sợi gai dầu từ năm 1961 – 2003 (đơn vị: tấn)

Sản lượng sợi gai dầu (biểu đồ)

16

Chile 4,000 4,000 4,000 4,048 4,095 4,095 4,095 Nga 3,000 2,200 4,100 7,100 5,400 6,000 6,000 Thổ Nhĩ Kỳ 2,300 1,000 777 1,244 1,000 1,000 1,000 Ucraina 1,000 1,000 1,000 2,000 1,000 1,000 1,000

Nguồn: FAO stat, được phép của Tổ chức Nông lương của Liên Hiệp q uốc

Bảng 13: Diện tích canh tác cây gai dầu ở một số nước ngoài khối EU

croatia 679 1,000 1,000 1,000

Nguồn: FAO stat

Bảng 14: Diện tích thu hoạch gai dầu ở một số nước thuộc khối EU

(đơn vị: ha)

Năm 1996 1997 1998 1999 2000/2001 2001/2002 Pháp 7,588 10,980 9,682 9,515 7,700 6,900 TâyBan

Nha 1,450 4,828 19,860 13,473 6,103 784

Đức 1,362 2,766 3,553 3,993 2,967 3,948 Anh 1,697 2,293 2,556 1,517 2,245 3,566

18

sản lượng của châu Âu chiếm khoảng 80 – 90% toàn thế giới Các nước chính sản xuất sợi gai dầu trong Liên minh châu Âu là Pháp, Đức, Anh, và

Hà Lan Tây Ban Nha cũng sản xuất số lượng đáng kể, nhưng chủ yếu cho

ngành công nghiệp giấy

2 Đặc điểm của cây gai dầu lấy sợi

Thân thảo, mọc thẳng, là loại cây hàng năm, ít nhánh, lá màu xám xanh Các

lá chân vịt, với 5-7 lá chét Các hoa nhỏ đơn tính Quả nhỏ, mịn, màu xám, và hoàn toàn lấp đầy bởi các hạt

nâu Cao nhanh, đạt 7 nâu 15 feet trong vòng 90 nâu 120 ngày, đường kính trung bình thân cây khỏang 0.75- 1.5 inch, tán lá dày, nếu mật độ trồng cao sẽ hiệu quả trong diệt cỏ dại, tránh phải dùng đến thuốc diệt cỏ, thân thiện với môi trường

- Cây gai dầu thích hợp khí hậu ôn hòa, không khí ẩm ướt, và một lượng mưa ít nhất là 50-60 cm/ năm

- Không cần thuốc trừ sâu, tự bổ sung dưỡng chất cho đất như nitơ , kiểm soát sự xói mòn của đất, và chuyển đổi cacbonic để lấy oxy rất tốt

- Các giống hạt gai dầu được trồng phổ biến nhất để lấy sợi có thể phát triển lên đến 10-15 feet trong vòng 90-120 ngày

- Thu hoạch trước khi có hoa, thường vào tháng 8

- Năng suất đạt 30-80 tấn sợi khô/ha/năm,

Công dụng của cây gai dầu trong cuộc sống:

Từ xưa đến nay, cây gai dầu đã được trồng và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp:

- Công nghiệp dệt may: từ sản xuất dây thừng, chão, vải làm buồm (do tính năng bền) hay các loại quần áo (do tính năng mát mẻ, mềm mại)…;

- Chất dẻo phân hủy sinh học, nhiên liệu sinh học như dầu diesel sản xuất từ hạt gai dầu được gọi là hempoline, với đặc điểm là cháy sạch và không độc

hại

- Vật liệu xây dựng (vật liệu composite, chất phụ gia trong xi măng…);

- Vật liệu thay thế gỗ (gỗ ép đóng đồ nội thất, chuồng gia súc,…);

- Các loại mỹ phẩm (kem dưỡng ẩm, kem dưỡng da) chiết xuất từ dầu của hạt;

- Công nghiệp chế biến thực phẩm (ngũ cốc, thức ăn cho chim, mồi câu cá)

do hạt giống của cây có chứa các axit amin cũng như axit béo thiết yếu để duy trì cuộc sống, lá tươi còn dùng làm món salad;…

- Xơ gai dầu còn được sử dụng làm giấy

Cây gai dầu được sử dụng như một loại cây xóa các tạp chất trong nước thải như hóa chất từ nhà máy, photpho từ phân gia súc và cụ thể là được trường đại học Southern Cross University (Lismore), New South Wales(Australia) nghiên cứu ứng dụng vào làm sạch các chất ô nhiễm từ thảm họa hạt nhân

Chernobyl(Nga)

Kết luận, hi vọng cho thời gian tới:

1) Sử dụng sản phẩm từ gai dầu góp phần bảo vệ môi trường do các hạn chế của sản phẩm từ vải tổng hợp

2) Sử dụng cây gai dầu và hạt gai dầu có thể làm tăng khối lượng cây gai dầu canh tác, góp phần bảo vệ môi trường

3) Ngoài việc sản xuất các sản phẩm cho nghành dệt may, gai dầu còn được

sử dụng với các ngành công nghiệp khác như giấy, gỗ ép , gia tăng sản xuất và tiêu dùng

4) Nhu cầu hợp tác giữa các viện nghiên cứu và nông dân trồng gai dầu tăng, kích thích sản xuất và phát triển sản phẩm

5) Cần sự tiếp thị mạnh mẽ và tích cực về tác dụng của các loại sợi tự nhiên

so với sợi tổng hợp

Trong vài năm tới, khối lượng sản xuất có thể gia tăng và đa dạng hơn để

20

đáp ứng nhu cầu thị trường, kích thích các nhà máy trong ngành công nghiệp này phát triển hơn

Xu hướng trong tương lai

Từ những năm 1990 trở lại đây, khi đời sống được cải thiện, người tiêu dùng ưa chuộng những loại vải dệt từ sợi tự nhiên như gai dầu, lanh, bông làm tăng nhu cầu thị trường dẫn đến mở rộng và phát triển sản xuất hình thành ngành công nghiệp gai dầu

Theo bảng số liệu trên, từ giữa những năm 90, cây gai dầu bắt đầu tiến vào thời kì phục hưng dựa trên 2 yếu tố: phát triển thị trường mới và công nghệ mới

1/Về phát triển kỹ thuật:

Quá trình ngâm cây gai dầu cần thiết cho việc khai thác sợi hiệu quả hơn, chất lượng tốt hơn Sợi dài dùng trong công nghiệp dệt vải, sợi ngắn phù hợp hơn với vải công nghiệp không dệt, vật liệu composite, giấy, …

Từ năm 2002 Cộng hòa Liên bang Đức đã chế tạo được máy M Karus, nova-Institut, ngoài việc tách xơ để làm sợi dệt vải, máy còn có thể chế biến phần bã cây gai dầu thành phân bón hoặc để sản xuất giấy, làm thức

ăn gia súc,…Các nhóm xơ, sau khi qua xơ chế biến, được xử lí, kết hợp với các phương pháp hóa học (như tẩy trắng, nhuộm), hay dùng phương pháp enzyme để kéo pha với bông, len Trên thế giới đã sản xuất thành công vải 100% làm từ sợi gai dầu, vải kết hợp giữa gai dầu và bông, giữa gai dầu và len lông cừu cho ra các sản phẩm mới, chất lượng và giá trị kinh tế rất cao

2/ Phát triển thị trường mới:

May mặc: Vấn đề chính của xơ gai dầu là tương đối thô Vì thế, muốn sử

dụng trong công nghiệp dệt may, nhà sản xuất phải lựa chọn giống cây gai dầu thích hợp và dùng công nghệ thích hợp (tẩy trắng, làm mềm) để cho ra sản phẩm tốt, chất lượng cao

V t li u t ng h p composite: Đây là m t th tr ng m i và ti m năng t

nh ng năm 2000, đ c s d ng trong n i th t xe h i Th tr ng này nhanh chóng phát tri n và tiêu th h n 28,000 t n s i th c v t, trong đó

có 3,500 t n s i gai d u (ngu n: Nova – Insert Theme)

II/ Tính chất nguyên liệu

1/Đặc điểm của sợi cây gai dầu:

- Sợi gai dầu dài, chắc và bền, có khả năng chịu nhiệt tốt, hấp thụ độ ẩm và nhả ẩm nhanh, hấp phụ các khí độc hai trong môi trường đồng thời chống nấm mốc cao hơn sợi cotton

- Có khả năng chống tia UV, tia cực tím từ ánh nắng mặt trời hiệu quả hơn bất kì loại vải nào khác

- Các đường chỉ rõ ràng theo thớ vải, tạo thành gân tự nhiên khi mặc

- Vải thô hơn vải dệt từ sợi cotton hoặc sợi len có cùng chi số , nhưng ngày nay có thể kết hợp với một số loại xơ hoặc sợi khác như lông cừu, tơ tằm, cotton, visco sợi tổng hợp để làm mịn đến một mức độ nào đó, tạo phong cách cho thời trang mới

- Mùa hè mặc mát mẻ, mùa đông mặc ấm áp

Xơ kỹ thuật có chiều dài từ 104 – 170 mm, mỗi xơ kỹ thuật chứa từ 10 -50

xơ đơn, chúng liên kết với nhau bằng keo lignin Xơ đơn chỉ là một tế bào hình thoi có thành dày, 2 đầu nhọn Các đại phân tử xenlulo của xơ có hệ

số trùng hợp và độ định hướng cao hơn xơ bông nên xơ có cấu trúc chặt chẽ hơn xơ bông và vì vậy độ bền cơ học của chúng cũng cao hơn Ở dạng

xơ kỹ thuật, là các chùm xơ cơ bản dính kết nhau bởi keo lignin Trên bề mặt xơ có các lỗ thủng

Nhờ các lỗ thủng trên xơ gai dầu (có nghĩa là khi nhìn qua kính hiển vi phóng to, ta sẽ thấy có rất nhiều lỗ li ti trên bề mặt xơ) làm cho vải dệt từ sợi gai dầu khô nhanh chóng một cách tự nhiên hay dễ dàng vẩy cho khô Các bó xơ sợi nằm ở các lớp trong của vỏ thân cây gai dầu Các bó xơ các

22

lớp bên trong thường ngắn hơn và tốt hơn hơn so với các lớp ngoài Mỗi xơ

cơ bản là một tế bào, các tế bào được kết nối bởi lớp keo (pectin lignified)

và công việc quan trọng nhất để chế biến sợi gai dầu là hạn chế và hòa tan lớp keo này Đường kính của các xơ cơ bản là 15-50 micron Độ dài trung bình là 35 ± 40mm nhưng chúng có thể thay đổi từ 5- 100mm Chiều dài của bó sợi khoảng 1.500 ± 2.500 mm Độ bền đứt sợi gai dầu cao hơn so với sợi lanh, độ dãn thấp (2 ± 3%)

Kích thước của xơ và tế bào cơ bản của xơ gai dầu và một số xơ thực vật:

Bảng 15:

Loại xơ Chiều dài

xơ (cm)

Độ mảnh (Denier)

Chiều dài tế bào xơ (mm)

Đường kính

tế bào xơ (µm)

Hình dạng mặt cắt ngang của

xơ Gai dầu 100-300 3-20 5-55 10-50 Đa giác

Xơ lanh 20-140 1.7-17.8 4-77 5-76 Đa giác Gai (ramie) 4.6-6.4 40-250 16-126 Lục giác/ bầu

dục Cotton Giống

kích thước của tế bào

1-3.3 15-56 12-25 Tròn/Oval

So sánh kích thước các loại xơ ta dễ dàng thấy xơ gai dầu dài và mịn hơn

xơ lanh, Gai(ramie), nhưng thô hơn cotton

Thành phần hoá học của xơ gai dầu, cotton và một số loại xơ libe khác:

Hình 2: ảnh phóng lớn của (a) thân cây gai dầu) và (b) một đoạn thân

cây gai dầu theo chiều dọc

Nguồn: DeMontfort University, 2004

24

-

Hình 3: Cấu trúc của thân cây gai dầu

Nguồn: Đại học Nông nghiệp Augusta (Akademia Rolnicza im Augusta

Cieszkowskiego w Poznaniu.)

Chú thích hình:

I – lớp biểu bì (curtin) 1 – lỗ khí

II – lớp vỏ ngoài cùng 2 – biểu bì

III – lớp vỏ giữa 3 – mô giữa (mô keo)

VI – lõi cây 6 – sợi ngoài cùng

7 – sợi bên trong 8 – lõi cây

11 – xơ gỗ 12 – lõi nhu mô ngoài cùng

13 – lõi nhu mô 14 – ống dẫn chính

Khả năng hút ẩm của sợi thông thường là 12% Để so sánh, sợi gai dầu chứa nhiều keo hơn so với sợi lanh, đường kính sợi nhỏ hơn nhưng ít nhạy cảm với hóa chất, có khả năng kháng acid mạnh (acid gây mồ hôi), vì thế,

ít thối hơn lanh khi xơ chế

Hình 4 (a) Mặt cắt dọc thân cây gai dầu

(1): Sự phân phối các bó sợi và khớp nối giữa sợi bởi chất anastomosises)

Nguồn: PWRiL, Warsaw, Poland

26

Hình 4 (b) Mặt cắt ngang của xơ gai dầu (1 = bó xơ; 2 = nhu mô)

Nguồn: Gesamtverband der Deutschen Versicherungs-wirtschaft

Bảng 18: Các đặc tính vật lý của xơ gai dầu

Chiều dài bó xơ 1.500 - 2.500 mm

Độ bền tương đối 40 - 70 N / Tex

Độ kéo giãn (%)

Độ hút ẩm(ở đk tiêu chuẩn)%

- Độ bền: cao nhất trong các loại xơ thiên nhiên

- Cảm giác sờ tay: thô ráp, sau khi tẩy, giặt sẽ có cảm giác mềm mại hơn

- Tính dẫn nhiệt: xơ gai dầu dẫn nhiệt tốt

- Tính cháy: cháy nhanh với ngọn lửa sáng Tro có màu trắng hoặc hơi xám

- Bền với ánh sáng

- Kháng nấm mốc

- Khả năng chống tia UV rất tốt

- Tác dụng của chất oxy hóa – khử: giống như cotton, chúng được dùng để tẩy trắng sợi hemp nhưng cũng gây tổn hại ít nhiều cho vật liệu

- Tác dụng của dung môi: giống cotton, dung môi clo hóa và dung môi chứa oxy (ví dụ: acetone) không ảnh hưởng tới xơ gai dầu

- Sau khi thu hoạch, các thân cây được phơi nắng để loại bỏ pectin (các chất kết dính) trong 4-6 tuần hầu hết gai dầu lấy sợi đều có thân gỗ rỗng, hàm lượng chất xơ cao (35% trở lên)

- Để tách lõi gỗ khỏi sợi, sử dụng một chuỗi các trục ép Các bó xơ sau đó được làm sạch và chải thô đạt đến tiêu chuẩn và có độ mịn mong muốn, cắt theo kích thước định sẵn

- Sau khi chải, các bước tiếp theo là: thảm (để sản xuất các loại vải không dệt); nghiền (bằng cách phân tách bó sợi bằng hóa chất hoặc các phương pháp vật lý để sản xuất giấy), làm mềm (tăng độ mịn và tính linh hoạt), cho vào lò hơi nước (loại bỏ tạp chất, chất kết dính) ta được xơ để kéo sợi Một loại vải hứa hẹn cho tương lai là vải cotton hóa sợi gai dầu: loại bỏ gần hết keo lignin trong sợi gai dầu (chất keo làm cho vỏ và thân cây cứng), nhưng ngăn ngừa xơ khỏi bị tách hoàn toàn, thay đổi một chút trong thiết bị kéo sợi bông hoặc len cho phù hợp kéo sợi libe Trung Quốc đã nghiên cứu thành công việc làm giảm hàm lượng lignin trong sợi gai dầu từ 4.5% đến

ít nhất chỉ còn 0.2% Kết quả: cotton hóa sợi gai dầu thành công, xơ mềm mại và phù hợp khi kéo sợi và dệt trên dây chuyền sợi bông họặc len hay

có thể để pha với sợi nhân tạo

Quy trình chế biến sợi gai dầu:

Thân cây gai dầu (1000kg) Ngâm (900kg)

Tước sợi (giầm)

Kéo sợi Kéo sợi Kéo sợi

Sợi (34kg) Sợi (37kg) Sợi (73.7kg)

Dệt vải Xe và làm bóng Xe và làm bóng Xe và làm bóng

Vải (29.7kg) Sợi xe bóng (33.3kg) Sợi xe bóng (35.6kg) Sợi xe bóng (69.3kg)

Hao hụt (70kg)

Bã gai dầu (610kg)

Độ bền đứt ở trạng thái khô (cN/tex) 20 ÷ 24

Độ bền đứt ở trạng thái ướt (cN/tex) 10 ÷ 15

Độ dãn ở trạng thái khô (%) 20 ÷ 25

Độ dãn ở trạng thái ướt (%) 25 ÷ 35

- Trải qua nhiều xử lý hóa học, mạch phân tử xenlulo bị cắt ngắn,

- Cấu trúc xơ xốp, mạch ngắn, nên độ bền đứt kém bông 2÷ 3 lần

- Hơn thế do có độ kết tinh thấp nên sự hấp thụ nước làm xơ trương nở và làm tăng

độ giãn đến 20%

- Độ bền kéo trung bình

- Độ bền ma sát giảm khi ướt

- Là vật liệu dễ nhàu do trong mạch đại phân tử có nhiều nhóm cực mà lại thiếu liên kết ngang nên trong quá trình gia công và sử dụng, vải visco phải được xử lý cẩn thận để tránh kéo giãn, làm nhàu

b/Tính chất hóa học :

Tương tự như xơ bông, nhưng viscose nhạy cảm hơn với hóa chất

- Dưới tác dụng của các acid đậm đặc ở nhiệt độ thường và các dung dịch acid loãng ở nhiệt độ cao, xơ viscose sẽ bị phá hủy nhanh và hoàn toàn hơn xơ bông

Dưới tác dụng của dung dịch kiềm loãng ở nhiệt độ cao, xơ viscose bị phá hủy nghiêm trọng, nhưng dưới tác dụng cũa dung dịch kiềm loãng ở nhiệt

độ thường thì xơ chỉ bị trương nở

thoáng mát, thấm mồ hôi nhưng , dễ dệt và xử lý hoàn tất, giá thành không quá cao

+ Nguyên liệu: Sợi gai dầu pha visco tỷ lệ 70/30

- Sợi dọc : Gai dầu pha visco, độ nhỏ Nm 48/1, Nm 48/2

-Sợi ngang: 1/Gai dầu pha visco, độ nhỏ Nm 48/1

2/Gai dầu pha visco, độ nhỏ Nm 48/2, độ nhỏ Nm 48/3

Bảng 4 Bảng chỉ tiêu kỹ thuật của sợi đưa vào sản xuất Bảng 21

TT Chỉ tiêu Phương pháp thử

Gai dầu + visco Nm 48/1

Gai dầu + visco Nm 48/2

Gai dầu+ visco

Nm 48/3