CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN XƠ SỢI NHÂN TẠO
1.1. Xơ có nguồn gốc xenlulô tái sinh
1.1.3. Tổng quan về xơ Tencel
Lịch sử hình thành và phát triển xơ Tencel
Xơ Lyocell (tên thương hiệu Tencel của Hoa Kỳ) là một loại xơ xenlulô tái sinh được làm từ bột gỗ. Tuy nhiên dung dịch xenlulô để sản xuất hoàn toàn khác so với sản xuất xơ Visco rayon. Theo Ủy Ban Thương Mại Liên Bang định nghĩa Lyocell là một loại xơ xenlulô được kết tủa từ dung dịch hữu cơ mà trong đó không có sự thay thế của các nhóm hydroxyl và không có hình thành các chất trung gian hóa học. Xơ Lyocell được phân loại như là một phân nhóm phụ của rayon. Xơ Lyocell được xem là xơ rayon thế hệ thứ 3.
Do những mối quan ngại về môi trường, các nhà nghiên cứu đã tìm kiếm nhiều phương pháp mới cho quá trình chuẩn bị các dung dịch xenlulô. NMMO đã được phát hiện như là một dung môi có thể trực tiếp làm hòa tan bột xenlulô.
Phát minh này xuất hiện đầu tiên trong một bằng sáng chế mô tả một quá trình cơ bản để hòa tan xenlulô bằng cách sử dụng dung môi NMMO (N- Methymorpholine-N- Oxide). Việc giải phóng các hợp chất khác nhau bao gồm xenlulô trong NMMO đã được báo cáo bởi D. L. Johnson của Eastman Kodak Inc., tại Hoa Kỳ, trong những năm 1966-1968. Trong 10 năm tiếp theo từ năm 1969 đến năm 1979, một công ty khác của Mỹ là American Enka đã khám phá việc hình thành xơ xenlulô tái sinh bằng sử dụng dung dịch xenlulô NMMO nhưng không thành công trong quá trình thương mại hóa.
Cuối cùng, một nhóm nghiên cứu và phát triển do Pat White của Courtaulds dẫn đầu ở Anh đã phát triển thành công một phương pháp kỹ thuật cho việc hình thành sợi dung dịch xenlulô. Vào năm 1982, Courtaulds đã xây dựng nhà máy thí điểm nhỏ đầu tiên có khả năng sản xuất khoảng 100 kg xơ Lyocell mỗi tuần tại Coventry, Anh. Năm 1984, năng lực sản xuất của nhà máy thí điểm này đã tăng lên 1 tấn/tuần. Một dây chuyền sản xuất bán thương mại với năng suất 25 tấn/tuần bắt đầu hoạt động vào năm 1988 tại Grimsby, Anh. Năm 1992, tại Mobile Alabama, Hoa Kỳ, Courtauds đã đạt được năng lực sản xuất thương mại đầy đủ để sản xuất xơ tái tạo mới này với tên thương mại "Tencel ®".
Một công ty lớn của Châu Âu cũng tham gia vào việc sản xuất xơ Lyocell là Lenzing AG, Áo. Theo truyền thống chuyên sản xuất xơ Visco rayon, Lenzing đã thành lập một nhà máy thí điểm để bắt đầu chế tạo xơ Lyocell vào năm 1990. Nhà máy sản xuất quy mô đầy đủ của Lenzing tại Heiligenkreuz đã bắt đầu hoạt động vào năm 1997, với công suất hàng năm là 12.000 tấn xơ Lyocell cắt ngắn với tên gọi là Lenzing Lyocell®. Năm 2004, Lenzing hoàn thành việc mua lại Tập đoàn Tencel® (một nhà máy ở Mobile, Alabama, và một nhà máy ở Grimsby). Hiện nay, Lenzing là nhà sản xuất xơ Lyocell lớn nhất thế giới, có khả năng cung cấp khoảng 130.000 tấn sợi Lyocell cho thị trường xơ bông toàn cầu mỗi năm.
Cấu trúc xơ Tencel
Xơ Tencel có mặt cắt ngang gần như hình tròn. Mặt dọc của nó rất trơn tru và có hình trụ mà không có bất kỳ đường kẻ sọc. Xơ Tencel khác với xơ Visco ở hình dạng và bề ngoài xơ, và sự khác biệt này cho phép vải Tencel thể hiện cảm giác và ngoại quan vải tốt hơn.
Hình 1.5. Mặt cắt ngang và mặt cắt dọc của xơ Tencel
Tính chất cơ bản của xơ Tencel
Xơ Tencel là một loại xơ xenlulô tái sinh được sản xuất theo “phương pháp kéo sợi dung môi”, sản xuất chủ yếu sử dụng bột gỗ lá kim làm nguyên liệu thô. Xơ Tencel có ưu điểm của cả xơ tự nhiên lẫn xơ tổng hợp. Xơ Tencel có tính hút ẩm tốt, độ thoáng khí tốt, chống nhăn, chống vi khuẩn, bề mặt mịn và mềm mại, tạo cảm giác thoải mái khi mặc của nó rất tốt, không gây kích ứng cho da nhạy cảm và có độ bóng tự nhiên cao.
Ngoài ra, xơ Tencel còn có thể được pha trộn với xơ tự nhiên hoặc các xơ tổng hợp khác. Các thành phần của sợi Tencel chủ yếu đến từ xơ xenlulô xanh trong tự nhiên, dung môi hóa học được sử dụng trong sản xuất có thể được tái chế, vì vậy nó sẽ không gây ra bất kỳ thiệt hại nào cho con người và môi trường. Sau khi sử dụng, sợi Tencel có thể được phân hủy hoàn toàn trong đất, có thể làm giảm đáng kể sự phá hủy môi trường, do đó, sợi Tencel còn được gọi là "sợi xanh".
Độ bền của sợi Tencel cao hơn sợi Bông và sợi Visco. Sợi Tencel có độ bền ướt và mô đun ướt tuyệt vời. Mô đun ướt cao của sợi là một tính chất quan trọng dẫn đến các loại vải Tencel có khả năng co rút rất thấp trong trạng thái ẩm ướt.
Quy trình sản xuất xơ Tencel
Việc sản xuất xơ Lyocell rayon bao gồm tất cả các bước được thể hiện như trong hình 1.6. Xenlulô thô (bột gỗ) được trộn với dung môi NMMO và hòa tan trong NMMO bằng cách nung nóng. Dung dịch xenluô được hình thành được gọi là
"bột nhão". Một kỹ thuật kéo sợi bằng dung môi được sử dụng để ép hỗn hợp bột nhão qua một spinnerette trong bề kéo sợi, tại đây chất xơ xenluô tái sinh ngưng tụ khi dung môi NMMO tan trong bể kéo sợi. Sợi xenluô được gia công tiếp tục bằng cách giặt nước, tẩm chất bôi trơn, làm khô, và xử lý chống tĩnh điện. Ở giai đoạn này, sợi filament Lyocell được hình thành.
Để sản xuất xơ Lyocell cắt ngắn, sợi xenluô tái sinh được ép và cắt ra với chiều dài nhất định để ép và đóng gói. Trong quá trình sản xuất xơ Lenzing Lyocell® cắt ngắn, việc cắt sợi được thực hiện trước khi qua công đoạn giặt và hoàn tất. Dung môi NMMO từ công đoạn giặt được tái chế thông qua hệ thống thu hồi dung môi, ở đây dung môi NMMO loãng được cô đặc và sau đó bơm vào một bể trộn để hoà tan bột gỗ mới. So với phương pháp sản xuất xơ Visco, quá trình sản xuất xơ Lyocell là một công nghệ xanh thân thiện môi trường loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng các hóa chất độc hại và phản ứng hóa học, và làm giảm đáng kể ô nhiễm không khí và nước thải.