Cấu tạo và các tính chất cơ bản của xơ, sợi tự nhiên
Xơ, sợi bông
Xơ bông được hình thành trong quá trình phát triển của các tế bào phía ngoài hạt bông. Thành phần chủ yếu chứa trong xơ bông là xenlulô, công thức ở dạng (CH10O5)n hoặc [-C6H7O2(OH)3-]n chiếm khoảng 96%, còn lại là các thành phần : nitơ, sáp, mỡ, tro và keo pectin.
Xơ bông có khối lượng riêng vào loại trung bình khoảng 1,52 – 1,56 g/cm3 , xơ mềm mại, độ bền cơ học cao trong môi trường không khí. Xenlulô không bị hòa tan trong môi trường nước và các chất như: cồn, benzen, axêtôn. Tuy nhiên trong nước xơ bông bị trương nở, diện tích mặt cắt ngang tăng từ 22% – 34%, còn chiều dài chỉ tăng 1%. Xơ bông có khả năng hút ẩm cao, thoát mồ hôi nhanh, hàm ẩm cao W = 8 – 12%.
Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời và khí quyển, đặc biệt là tác dụng của tia tử ngoại làm cho các phân tử xenlulô bị oxy hóa bằng oxy của không khí. Độ bền của xơ bông bị giảm đi một nửa khi chiếu trực tiếp tia sáng mặt trời trong thời gian 900–1000 giờ. Dưới tác dụng của khí quyển còn làm cho xơ bông bị lão hóa , làm giảm các tính chất cơ lí, giảm độ bền, giảm độ dãn nở của xơ và tăng độ cứng.
Độ ổn định hoá học của xơ bông tương đối tốt, khả năng nấu tẩy, giặt và là thuận tiện. Xenlulô bền vững dưới tác dụng của kiềm. Cho kiềm (NaOH) tác dụng trực tiếp vào xenlulô cũng không phá vỡ được liên kết glucôzit. Trong công nghiệp, ứng dụng hiệu quả của quá trình tác dụng với kiềm (quá trình làm bóng) làm cho xơ bông bớt xoăn, co rút về chiều dài, tăng kích thước mặt cắt ngang, do đó tăng độ bền tuyệt đối khi kéo đứt. Nếu quá trình tác dụng của kiềm lên vật liệu xenlulô đồng thời kéo căng, khi đó xơ có dạng tròn hơn, bề mặt nhẵn hơn, phản chiếu ánh sáng tốt hơn.
Các loại axit hữu cơ có tác dụng phá hủy yếu đối với các xơ bông. Tuy nhiên dưới tác dụng của axit vô cơ các đại phân tử xenlulô bị phá hủy, khi đó liên kết glucôzit bị đứt và liên kết với nước – tạo nên quá trình thủy phân.
Dưới ảnh hưởng của nhiệt độ, đốt nóng xơ xenlulô ở nhiệt độ 1200C – 1300C trong một vài giờ không thấy có sự thay đổi rõ rệt. Nếu đốt nóng vượt quá nhiệt độ đó bắt đầu thay đổi chậm, sau 1600C quá trình phá hủy nhanh hơn và sau 1800C quá trình phá hủy các phân tử xenlulô tiến hành rất mạnh. Sự phá hủy phân tử bắt đầu tự sự đứt liên kết glucôzit rồi đến vòng cơ bản. Với các sản phẩm từ xơ bông dẫn điện kém, khi là khó giữ nếp nhiệt độ là thích hợp từ 1400C – 1500C.
Trong may mặc xơ bông được dùng ở dạng nguyên chất hoặc pha trộn với xơ hoá học để tạo ra những sản phẩm có tính năng và công dụng khác nhau. Xơ bông phần lớn được chế thành sợi dệt, còn một phần nhỏ và loại xơ ngắn được sử dụng để tạo thành các loại chế phẩm khác nhau như: bông nén, bông y tế, chăn, đệm….
Xơ, sợi len
Len là loại xơ nhận được từ lớp lông phủ lên một số động vật (cừu, thỏ, dê, lạc đà…) sau khi đã chế biến. Trong công nghiệp dệt len, lông cừu được dùng nhiều nhất (96-97%) sau đó là lông dê (2%) và lông lạc đà (1%). Thành phần cấu tạo cơ bản trong len là Kêratin chiếm 90%, thể hiện các tính chất cơ lý của len, còn lại là các khoáng mỡ,….
Len lông cừu được cấu tạo gồm 3 lớp: lớp ngoài cùng, lớp xơ đặc và lớp rãnh giữa. Phụ thuộc vào độ mảnh (chiều dày) và tính đồng nhất của thành phần tạo thành mà phân chia len ra : len mịn (mảnh), len nửa mịn, len nửa thô và len thô.
+ Len mịn (len tốt) : là len đồng nhất gồm các lông tơ có kích thước ngang trung bình đến 25µm. Len mịn nhận được giống lông cừu mịn, hoặc từ giống cừu lai (giữa cừu lông mịn và cừu lông thô). Len mịn có phẩm chất tốt nhất.
+ Len nửa mịn: được tạo ra bao gồm lông tơ có kích thước lớn và lông nhỡ có kích thước ngang trung bình 25-31µm. Loại len này nhận được từ một số giống cừu lai và cừu lông nửa mịn.
+ Len nửa thô: ở dạng đồng nhất và không đồng nhất tạo nên từ lông tơ, lông nhỡ và một lượng nhỏ lông thô. Loại len này nhận được từ giống cừu lông nửa thô và cừu lai. Kích thước ngang của len đồng nhất từ 31 – 40µm, còn len không đồng nhất 24 – 34µm nhưng độ không đều về kích thước ngang lớn.
+ Len thô: là loại len hỗn hợp có thành phần bao gồm lông tơ, lông nhỡ lông thô và lông chết. Len thô không đồng nhất nhận được từ giống cừu lông thô và một số giống cừu lai. Kích thước ngang trung bình của xơ lớn hơn 34- 40µm đồng thời độ không đều rất lớn.
Khối lượng riêng của xơ len bằng 1,3 – 1,32 g/cm3 , len là loại vật liệu xốp và nhẹ nhất trong các loại xơ, sợi thiên nhiên.
Xơ len có độ kéo dãn và đàn hồi rất cao trong không khí đạt 35%, trong môi trường nước 70%. Trong môi trường nước ở nhiệt độ 250C, xơ len có thể tăng diện tích mặt cắt ngang đến 26%, còn chiều dài chỉ tăng 1,2%. Trong môi trường hơi nước 1000C độ bền của xơ len giảm đáng kể phụ thuộc vào thời gian tác dụng . Khi thay đổi nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí, xơ len có khả năng hấp thụ tới 30 – 35% hơi nước so với khối lượng khô. Cho len tác dụng với môi trường hơi hoặc nước ở nhiệt độ 600C – 800C sau đó tiến hành sấy, lúc đó xơ hồi phục lại kích thước ban đầu. Nếu cho hồi ẩm trở lại xơ mềm mại như đầu W = 15 – 17%
Dưới tác dụng của ánh sáng và khí quyển đặc biệt của tia tử ngoại sẽ tiến hành quá trình oxy hóa len bằng oxy không khí làm cho len giảm độ bền và độ dãn, giảm tính đàn hồi, tăng độ cứng và độ giòn. Nếu chiếu trực tiếp ánh sáng mặt trời trong 1120 giờ thì độ bền của len sẽ giảm đi 50%.
Độ bền của len giảm không đáng kể dưới tác dụng của axit vô cơ yếu, axit hữu cơ có nồng độ trung bình. Khi nồng độ axit tăng và nhiệt độ dung dịch cao, xơ len mới bị phá hủy
Xơ len không chịu được tác dụng của kiềm, mức độ phá hủy tùy thuộc vào nhiệt độ và hoạt tính của dung dịch kiềm. Nếu đun len trong dung dịch kiềm nồng độ 2% thì len sẽ bị phá hủy trong vài phút sau.
Len có khả năng giữ nhiệt cao, thích hợp với khí hậu ôn đới, khả năng chịu nhiệt của len không cao, khi sấy ở nhiệt độ 1000C – 1050C len bị giòn và giảm bền, len chịu được tác dụng của nhiệt độ 1300C – 1400C trong thời gian ngắn tính chất không bị thay đổi, giảm độ bền, độ giãn, giảm màu sắc. Ở nhiệt độ 1700C – 2000C len bị phá hủy. Với các sản phẩm từ xơ len nhiệt độ là thích hợp từ 1600C – 1900C.
Len được sử dụng ở dạng nguyên chất hoặc pha với bông, với xơ hóa học để kéo sợi tạo ra các loại chế phẩm dệt và dệt kim khác nhau. Cũng còn sử dụng len để làm khăn quàng, bít tất, giầy, vật liệu bọc lót, đệm…
Xơ, sợi Libe
Xơ Libe được lấy từ thân cây, vỏ cây, lá của một số loại cây. Thành phần cấu tạo chủ yếu trong các loại xơ Libe là xenlulô chiếm 70 – 80%, ngoài ra là các loại keo như pectin, licnin và các tạp chất khác. Xơ có hai dạng: xơ cơ bản và xơ kỹ thuật.
Xơ Libe được sử dụng chủ yếu ở một số dạng sau:
- Xơ thô từ thân cây: chủ yếu từ cây đay, được dùng để dệt bao tải, là thảm, làm dây buộc…
- Xơ mảnh từ thân cây: bao gồm lanh, gai…được sử dụng để sản xuất các loại vải may mặc, vải kỹ thuật, và các loại chế phẩm dệt khác như: khăn trải bàn, dây buộc….
- Xơ từ vỏ, quả cây: chủ yếu là xơ dừa, dùng để làm dây, làm tấm ép và làm đệm
- Xơ từ lá cây: bao gồm xơ dứa, xơ chuối, dùng để tạo ra dây cáp tàu biển Cách xắp xếp các đại phân tử trong xơ rất chặt chẽ, nên xơ Libe có độ bền
cơ học rất cao, độ dãn đứt thấp, chịu được nhiệt độ khá cao khoảng 1200C, khă năng thẩm thấu không khí tốt W = 8 – 12%. Tuy nhiên xơ cứng hơn xơ bông, nên việc sử dụng xơ bị hạn chế
Xơ thường được sử dụng làm vải kỹ thuật, làm chỉ may vải bền, và một số sản phẩm khác như: bao bì, thảm, dây buộc
Xơ, sợi tơ tằm
Tơ tằm là loại nguyên liệu có giá trị và được sử dụng chủ yếu trong lĩnh vực may mặc. Thành phần chính của tơ tằm gồm hai chất chính là: Phibrôin là vật chất cơ bản trong tơ, chiếm khoảng 72% -75% thành phần của tơ và chất xêrixin chiếm 20% – 28%.
Cấu tạo của kén tằm: gồm 3 lớp
- Lớp ngoài cùng: là lớp tơ gốc hay còn gọi là lớp áo kén. Chất lượng của lớp này không tốt, tơ cứng và thô, nhiều keo. Chủ yếu dùng để dệt lụa gốc hoặc đan lưới.
- Lớp giữa: là lớp tơ nõn hay còn gọi là thân tơ, chất lượng của lớp tơ này tốt, sợi tơ mảnh, mềm mịn thường dùng để dêt lụa.
- Lớp trong cùng: là lớp áo nhộng, lớp này không ươm tơ được thường đánh tơi để kéo sợi đũi để dệt thảm…
Tơ tằm nhẹ và xốp , khối lượng riêng khoảng 1,37 g/cm3. Độ dài của tơ tằm phụ thuộc vào giống tằm và mùa thu hoạch. Mỗi kén tằm có thể cho từ 300- 1500 mét tơ. Độ mảnh của tơ tằm phụ thuộc vào phương pháp gia công (kỹ thuật ươm tơ). Độ bền cơ học của tơ tằm cao hơn xơ bông và len, độ kéo dãn đàn hồi kém len nhưng tốt hơn bông.
Tơ tằm hút ẩm và nhả ẩm tốt, trong môi trường không khí độ hút ẩm đạt W = 11%. Trong môi trường nước, xơ mềm ra, trương nở và đàn hồi hơn, độ co dọc của tơ từ 4% – 6%. Trong môi trường không khí có độ ẩm tương đối đến 90%, lúc đó đường kính sợi tơ tăng đến 9%. Sợi tơ có khả năng thẩm thấu tốt, hình dáng đẹp, nhẵn, bóng, dễ nhuộm màu
Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, đặc biệt của tia tử ngoại sẽ tiến hành oxy hóa tơ bằng oxy không khí làm cho phibroin giảm độ bền, độ giãn, giảm tính đàn hồi, tăng độ cứng, độ giòn. Nếu chiếu trực tiếp ánh sáng mặt trời trong 200 giờ thì độ bền của tơ sẽ giảm đi 50%
Với axit vô cơ yếu, axit hữu cơ có nồng độ trung bình làm giảm không đáng kể độ bền của tơ. Nếu tăng nồng độ axit và đốt nóng dung dịch thì quá trình phá hủy tơ xảy ra rất nhanh.
Tơ tằm chịu tác dụng của kiềm rất kém, trong môi trường kiềm tơ dễ bị phá hủy, mức độ phá hủy tùy thuộc vào nhiệt độ và hoạt tính của dung dịch kiềm. Nếu đun tơ tằm trong dung dịch kiềm NaOH, tơ tằm bị phá huỷ rất nhanh.
Tơ tằm chịu nhiệt kém hơn bông, ở nhiệt độ cao trên 1000C tơ tằm bị phá huỷ. (Với nhiệt độ 1300C – 1400C tác dụng lên xơ trong thời gian ngắn không làm cho xơ thay đổi tính chất. Khi đốt nóng kéo dài thậm chí ở nhiệt độ thấp 1700C – 1800C cũng làm cho xơ bị cứng, giòn, thay đổi màu sắc và giảm tính chất cơ lý. Ở nhiệt độ 1700C tơ bị phá hủy. Không là hàng tơ tằm ở nhiệt độ cao.
Đối với tơ rối, kém phế phẩm không ươm được, sẽ được gia công tiếp tục trong quá trình kéo sợi để tạo thành sợi tơ. Loại sợi này sử dụng để dệt vải may mặc. Từ tơ tằm còn tạo ra các loại phế phẩm xe, chỉ khâu, chỉ thêu.
