PHẦN 4
ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC-TÍNH CHẤT XƠ DỆT
VẬT LIỆU DỆT
TEXTILE MATERIAL
Đại học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Cơ Khí
Bộ môn Kỹ Thuật Dệt May
1
4.1 Thành phần cơ bản tạo xơ dệt
- Xơ dệt do nhiều thành phần cơ bản tạo nên, trong đó có một thành phần
chiếm tỷ lệ lớn và quyết định đến tính chất xơ
- Xơ dệt thông dụng có thành phần cơ bản là hợp chất cao phân tử
- Hợp chất cao phân tử có thể có sẵn trong tự nhiên hoặc do quá trình
tổng hợp mà tạo ra
Bông và lanh có thành phần cơ
125 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 22/02/2024 | Lượt xem: 18 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Vật liệu dệt - Phần 4: Đặc trưng cấu trúc - Tính chất xơ dệt - Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
bản chung là gì ?
A. ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC XƠ DỆT
2
Đặc trưng cấu trúc của cao phân tử tạo xơ dệt
• Là các đại phân tử hay phân tử vĩ mô (macromolecular), cấu
thành từ hàng trăm ngàn nguyên tử với khối lượng phân tử lớn
hơn 1000
• Đại phân từ hình thành từ nhiều nhóm nguyên tử hay đơn phân tử
• Các mắt xích cơ bản của đại phân tử có thể cùng một dạng
(polymer) hoặc khác dạng (co-polymer)
• Số mắt xích có trong một polymer (co-polymer) gọi là hệ số trùng
hợp (DP), từ mấy trăm đến mấy chục ngàn
3
• Không thể chuyển sang thể khí, dung dịch có độ nhớt lớn
• Ít dung môi có thể hòa tan được
• Khối lượng phân tử trung bình tác động đến tính chất vật lý
• Điểm nóng chảy (Tm) không rõ ràng
Đặc trưng cấu trúc của cao phân tử tạo xơ dệt
4
Phản ứng trùng hợp
• Từ các monomer không no, nguyên tố carbon chưa sử dụng
hết các liên kết
• Một trong các liên kết của chất dễ đứt và có khả năng tạo liên
kết với các phân tử khác để tạo nối liên kết
• Monomer có thể có cấu trúc vòng
• Cho biết một số xơ dệt mà em biết tạo ra từ phản ứng này ?
Tổng hợp các hợp chất cao phân tử tạo xơ dệt
5
Phản ứng trùng ngưng
• Monomer phải là những hợp chất chứa từ hai nhóm chức trở lên,
ví dụ như hydroxyl,carboxyl,amin
• Các nhóm này kết hợp với nhau tạo nên các đại phân tử lớn dần
cho đến khi đạt tới một trạng thái cân bằng nào đó
• Trong quá trình phản ứng có thoát ra các sản phẩm phụ: nước,
rượu,amoniac
Tổng hợp các hợp chất cao phân tử tạo xơ dệt
6
4.2 Cấu trúc đại phân tử trong xơ dệt
Cấu trúc mạch thẳng
• Mỗi mắt xích chỉ nối với hai mắt xích kề bên
• Đại phân từ có dạng đơn giản một mạch dài không chia nhánh
• Hầu hết polymer của các xơ dệt có cấu trúc mạch thẳng
PA,PES,PAN,cellulose
Ví dụ
-A-A-A-A-A-A-A-A-
-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-
-A-A-A-A-B-B-B-B-
7
Cấu trúc mạch nhánh
- Một số mắt xích nối với hơn hai mắt xích
- Đại phân tử ngoài mạch chính còn có các mạnh nhánh
- Hầu hết đại phân tử của các protid polymer gốc tự nhiên đều
mạch nhánh
Cấu trúc của fibroin trong tơ tằm 8
Cấu trúc mạch lưới
• Trong mạch thẳng có những mắt xích đa chức tạo nên những liên
kết ngang làm cho đại phân tử có cấu trúc lưới không gian 3
chiều
• Len có cấu trúc polymer mạch lưới 3 chiều, liên kết ngang tạo bởi
acid amin hay cystin
9
4.3 Các liên kết phân tử trong xơ
• Các mắt xích trong nội một đại phân tử hay giữa các đại phân
tử liên kết lẫn nhau nhờ lực liên kết phân tử. Các lực này
không đủ mạnh để tạo chất mới nhưng đủ để xơ có cấu trúc
tương đối bền vững
Polymer crystallinity
10
• Hai loại liên kết phân tử chủ yếu trong xơ:
Liên kết hydro:
• chỉ có khi trong đại phân tử có H, có tính tĩnh điện
• Tạo mối liên kết với các nguyên tố tích điện âm (O,N )
• Xơ dệt tạo bởi các hợp chất cao phân tử có nhiều các nhóm
hydroxyl, carbonyl,amin,methylene (cho ví dụ) có khá nhiều
liên kết hydro
Liên kết Wan der Waals
• Hình thành do cảm ứng giữa các phân tử lưỡng cực hoặc phân
cực hay sự chuyển động thích ứng các điện tử của các phân tử
liền kề
Các liên kết phân tử trong xơ
11
4.4 Cấu trúc của hợp chất cao phân tử
• Ảnh hưởng quyết định đến tính chất cơ,lý hóa lý của vật thể
• Ở trạng thái bình thường hợp chất cao phân tử tạo thành xơ ở
trạng thái liên kết thể rắn
Dạng cấu trúc của hợp chất cao phân tử của xơ dệt
• Là cấu trúc hỗn hợp của vùng tinh thể (trật tự cao) và vùng vô định
hình (trật tự thấp)
• Cấu trúc tinh thể: các phân tử bố trí trong không gian theo trật tự hình
học nhất đính với khoảng cách nhất định tạo thành mạng lưới tinh thể
• Cấu trúc vô định hình: các phân tử trong hợp chất phân bố không
theo trật tự nào lúc khoảng cách hình học giữa chúng lớn hoặc chỉ
một số có trật tự khi khoảng cách gần.
12
Vùng tinh thể và vô định hình
13
• Xơ dệt có đại phân tử dài, các vùng tinh thể bé (vi tinh thể), dài từ
10-6 đến 10-5 mm
• Các tinh thể nằm định hướng dọc trục xơ dệt sẽ làm cho xơ có độ
bền cơ học lớn
• Trạng thái cấu trúc của xơ dệt phụ thuộc vào tương quan giữa lực
liên kết phân tử và dao động nhiệt
Cấu trúc tinh thể của xơ dệt
14
• Lực liên kết phân tử >dao động nhiệt: vùng vô định hình cứng,
xơ ít biến dạng, hợp chất cao phân tử ở trạng thái thủy tinh
• Lực liên kết phân tử <dao động nhiệt: cao phân tử biến dạng
do ngoại lực tác động hoặc dao động nhiệt, xơ ở trạng thái đàn
hồi
• Lực liên kết phân tử << dao động nhiệt: một phần hay phần
lớn đại phân tử bị dịch chuyển dưới tác động của ngoại lực, xơ
ở trạng thái dẻo
• Thông thường hợp chất cao phân tử tùy theo nhiệt độ làm nóng
mà có 2 hoặc 3 trạng thái với các nhiệt độ chuyển trạng thái Tm
và Tg
Cấu trúc tinh thể của xơ dệt
15
4.5 Các phương pháp phân tích cấu trúc hợp chất cao phân tử
4.5.1. Phân tích cấu trúc bằng tia X
• Phân tích bằng tia X là phương pháp phổ biến, nghiên cứu cấu trúc
vi tinh thể, cấu trúc vô định hình
• Tia X là bức xạ điện tử đã ion hóa, khi chiều dài bước sóng bằng
kích thước vật cản đặt trên đường lan truyền của sóng hoặc bằng
kích thước lỗ màn chắn thì hiện tượng nhiễu xạ xảy ra
• Dùng tia X chiếu vào vật thể thì các phân tử, nguyên tử và khoảng
cách giữa chúng sẽ làm sẽ tạo nên màn chắn với những lỗ buộc tia
X bị lệch đi, tia X có bước sóng 0.05-0.25nm thường dùng để phân
tích cấu trúc
16
Phân tích cấu trúc bằng tia X
17
Ảnh Debye
• Khi góc giữa nhóm các mặt phẳng song song trong đó các tâm
nhiễu xạ thì hướng tia X đập vào sẽ gây nên hiệu số lộ trình của
tia nhiễu xạ bằng hoặc gập một số lần chiều dài bước sóng và
xuất hiện hiện tượng giao thoa
• Đặt tấm phim trên đường đi của tia giao thoa phản xạ thì tại chỗ
giao nhau sẽ xuất hiện vệt tối. Đặc điểm phân bố các vệt trên
phim phụ thuộc vào cấu trúc vật quan sát ảnh Debye
18
• Bề rộng các vòng giao thoa phụ thuộc kích thước tinh thể tạo nên
nhiễu xạ. Nếu kích thước tinh thể nhỏ, chênh lệch ít so với bước
sóng tại X thì số tâm tán xạ ít làm cho số vòng trên ảnh ít và
không rõ nét
• Ảnh Debye giúp nhận biết cấu trúc xơ, xem trong đó các vi tinh
thể có nằm định hướng hay không, xác định dạng và kích thước
tinh thể
Ảnh Debye
19
(a) Ảnh nhiễu xạ tia của xơ từ bột
ngô. Điểm nhiễu xạ sáng trong ảnh
do độ định hướng tinh thể tốt của
xơ bột ngô
(b) Ảnh nhiễu xạ tia X của bông,
cho thấy cả các nhiễu xạ xích đạo
và nhiễu kinh tuyến
Ảnh Debye
20
Vật thể quan sát gồm những tinh thể nằm lộn xộn theo mọi hướng
- Luôn tìm thấy một số tinh thể nằm thành các nhóm mặt phẳng trên
đó có những tâm nhiễu xạ và tạo ra giao thoa
- Các tinh thể trong nhóm có sự phân bố giống nhau so với tia X tới
nên các tia nhiễu xạ tản ra thành hình nón, đập lên tấm phim tạo nên
những điểm tạo thành vòng tròn mảnh
Ảnh Debye
21
Vật thể quan sát có cấu trúc vô định hình
Chỉ khi các thành phần tạo nên phân tử bố trí gần trật tự thì sẽ cho ảnh
Debye có vòng rộng,nhờ gọi là “quầng vô định hình”
Tuy nhiên, nếu cao phân tử gồm các nguyên tử hay nhóm nguyên tử lặp
đi lặp lại chính xác thì thường cho ảnh dạng vòng (phân tử định hướng
có dạng cung), giống trường hợp cấu trúc vật thể hình thành từ nhiều
tinh thể nhỏ giới hạn của phương pháp
Ảnh Debye
22
A) nhiễu xạ vô định hình
B) nhiễu xạ tinh thể không định hướng
C) nhiễu xạ tinh thể có định hướng và vô định hình
Ảnh Debye
23
(a) cellulose I, (b) Na–cellulose I, (c) Na–cellulose IV, and (d)
cellulose II sau khi kiềm hóa xơ ramie.
Source: Kayoko Kobayashia, Satoshi Kimuraa, Eiji Togawab, Masahisa Wadaa
Ảnh Debye
24
4.5.2. Phân tích cấu trúc bằng tia electroon
- Dùng dòng electron bay nhanh có tính chất sóng, ảnh nhận
được là ảnh của nhiễu xạ electron
- Bước sóng có chiều dài 0.0510-7 đến 0.0710-7mm, góc nhiễu
xạ bé hơn phương pháp tia X nên quan sát được các vật thể có
cấu trúc vi tinh thể rất bé, cho ảnh rõ
- Hạn chế : không phải bao giờ cũng thành công do mẫu có bề
dày quá 10-4 sẽ hấp thu tia này
25
4.5.3. Phân tích cấu trúc bằng kính hiển vị điện tử EM và kính hiển vi
điện tử quét SEM
- Kính hiển vi có năng suất phân giải cho phép quan sát cấu trúc
mảnh của xơ ở mức độ nguyên tử
- Nguyên lý: chùm các hạt tích điện chuyển động trong một trường
tăng tốc tương ứng quá trình dao động sóng với chiều dài bước
sóng λ tính bằng đơn vị nano mét
λ = h/mv
h: hằng số Planck
m: khối lượng electron tĩnh, v: vận tốc electron
26
Ảnh SEM của xơ len
(a) nguyên gốc, (b) chiếu xạ UV (c) len chống vi khuẩn, (d) mặt cắt
ngang của len chống vi khuẩn
Bingshe Xua, b, , , Mei Niua, b, c, Liqiao Weia, b, Wensheng Houa, b, Xuguang
Liua, d
27
4.5.4. Phân tích cấu trúc bằng quang phổ
- Có thể phân tích cấu trúc cao phân tử bằng quang phổ hấp thụ
tia hồng ngoại, tử ngoại, tán xạ tổng hớp
- Phổ sẽ giúp xác định các nhóm nguyên tử và các dạng liên kết
qua các tần số dao động tương ứng thể hiện trên phổ
- Thường dùng phổ hồng ngoại FT-IR để nghiên cứu xơ, hay xét
phổ của dao động trạng thái năng lượng của mẫu, tần số dao
động của mỗi nguyên tử phụ thuộc khối lượng của nó và sự liên
kết của các nguyên tử với nhau
28
Phổ FT-IR của: (a) cotton chưa xử lý; (b) cotton oxi hóa 24 h với
0.4 M NaIO4; (c) cotton oxi hóa 72 h với 0.1 M NaIO4.
Silvia Vicinia, Elisabetta Princia, Giorgio Lucianoa, Enrico Franceschia, , , Enrico
Pedemontea, Dagmara Oldakb, Halina Kaczmarekb, Alina Sionkowskab
29
4.5.5. Phân tích cấu trúc bằng phương pháp nhiệt
Có nhiều phương pháp nhiệt được sử dụng như :
phương pháp nhiệt khối (thermogravimetry ,TG)
phương pháp phân tích nhiệt vi sai (differential thermal
analysis,DTA)
phương pháp nhiệt lượng kế vi sai quét (diferential scanning
calorimetry ,DSC).
30
Phân tích cấu trúc nhiệt lượng vi sai
• Khi cung cấp nhiệt cho một chất,trạng thái của chất sẽ thay đổi
xảy ra các quá trình nóng chảy,hóa hơi,thăng hoa,ngưng tụ,kết
tinh ngưng tụ
• Tùy thuộc vào bản chất của chất được gia nhiệt có thể dẫn đến
sự thay đổi thành phần hóa học và cấu trúc của vật chất.
• Sự thay đổi trạng thái luôn kèm theo sự giải phóng nhiệt hay
hấp thụ nhiệt. Bằng cách đo lường lượng nhiệt trao đổi giữa vật
khảo sát và môi trường ta có thể biết được các tính chất vật lý
cũng như các tính chất nhiệt động của chất đó như enthalpy và
entropy.
31
Khi xuất hiện sự chuyển pha trên mẫu,năng lượng sẽ được thêm vào
hoặc lấy đi trong mẫu phân tích để duy trì nhiệt độ mẫu phân tích và
mẫu quy chiếu bằng nhau. Năng lượng cân bằng được ghi lại và cung
cấp kết quả đo trực tiếp của năng lượng chuyển pha.
Phân tích cấu trúc nhiệt lượng vi sai
32
Tg là nhiệt độ chuyển pha thủy tinh,lúc này nhiệt dung của mẫu tăng do vậy
dòng nhiệt lên
Tc Nhiệt độ kết tinh,khi nhiệt độ tăng các polymer sẽ nhận đủ năng lượng và
sắp xếp có trật tự hơn (tinh thể ). Quá trình này mẫu giải phóng năng lượng
Tm Nhiệt độ tan của mẫu,lúc này tinh thể polymer chuyển động tự do vì vậy
chúng hấp thụ một nhiệt lượng
Phân tích cấu trúc nhiệt lượng vi sai
33
Biểu đồ DSC mẫu bông Việt Nam
Huong Mai Bui,Vu Anh Doan, AWPP2012, Kyoto,Japan
Phân tích cấu trúc nhiệt lượng vi sai
34
Một số tính chất cần thiết để vật liệu polymer có thể tạo ra xơ tương xứng:
(1) Tỉ lệ chiều dài và bề rộng xơ
(2) Độ đồng dạng của xơ
(3) Độ bền và tính dẻo của xơ
(4) Khả năng kéo dài và co dãn của xơ
(5) Độ kết dính của xơ
• Một số tính chất nhất định của xơ tăng giá trị và tính chất mong muốn ở quá trình
sử dụng cuối nhưng không phải là những tính chất căn bản để tạo xơ, gọi là “tính
chất thứ cấp”
• Tính chất thứ cấp bao gồm: tính hút ẩm, độ đàn hồi, khả năng kháng mài mòn,
mật độ, độ bóng, khả năng kháng hóa chất, tính chất liên quan đến nhiệt và khả
năng cháy
B.ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT XƠ DỆT
35
4.6 Tính chất cần thiết, thứ cấp và kỹ thuật
Các tính chất thứ cấp của xơ
1. Khả năng hấp thụ và nhả nước
36
2. Khả năng biến dạng đàn hồi của xơ
3. Khả năng chống mài mòn
4. Độ sáng bóng
5. Khả năng kháng hóa chất và môi trường
6. Mật độ
7. Tính nhiệt và tính cháy của xơ
Đối với các kỹ sư dệt và polymer, một số tính chất quan trọng cần lưu ý là
khả năng tạo xơ từ nguồn polymer và các yếu tố liên quan tới ứng dụng xơ,
bao gồm:
1. Điểm nóng chảy/phân hủy trên 220°C.
2. Độ bền kéo lớn hơn 5 g/denier
3. Độ giãn đứt trên 10% và giãn đảo nghịch tới 5%.
4. Khả năng hút ẩm 2%-5%
5. Khả năng giữ ẩm và lấy ẩm từ không khí kết hợp với nhau
6. Khả năng kháng mài mòn cao
7. Khả năng kháng hóa chất, trương nở, trong dung môi hoặc dung dịch
acid hay bases.
8. Tự tắt cháy khi rời khỏi nguồn lửa/nhiệt
Các tính chất kỹ thuật quan trọng của xơ
37
• Cấu trúc hóa học và hình thái cơ bản của polymer trong xơ xác định tính
chất cơ bản của loại vải dệt từ xơ đó
• Dù xử lý hoàn tất hóa lý vải có thay đổi tính chất ở mức độ nào đó thì cơ
bản tính chất vải vẫn phụ thuộc tính chất xơ
• Khả năng ứng dụng của xơ được liệt kê theo các tính chất cấu trúc, lý
hóa và tính chất sử dụng cuối cùng liên quan đến đánh giá ngoại quan, độ
bền hữu dụng, tính thẩm mỹ
Cho một số ví dụ từ kiến thức về xơ mà các em đã học ?
Mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất xơ
38
4.7. Nhận dạng các loại xơ và đặc tính xơ
Một số phương pháp khác nhau sử dụng để nhận dạng xơ
Các phương pháp chủ yếu: dùng hình ảnh kính hiển vi điện tử, thí
nghiệm độ hòa tan, tính chất nhiệt và cháy, mật độ và khối lượng riêng,
tính dây và bắt màu.
4.7.1. Nhận dạng bằng kính hiển vi
Dùng kiểm tra hình ảnh dọc trục và mặt cắt ngang xơ dưới độ phóng
đại 100 tới 500 lần và một số thông tin chi tiết về hình thái học bề mặt
xơ
Nhận dạng xơ tự nhiên tương đối khả thi với phương pháp này, nhưng
nhận dạng xơ nhân tạo khó hơn do tính chất bề mặt tương tự nhau
39
4.7.2. Nhận dạng bằng độ hòa tan
Cấu trúc hóa học của polymer trong xơ xác định tính hòa tan của xơ
và ảnh hưởng của dung môi lên xơ, điều này được tận dụng để xác
định xơ
Rất nhiều phương pháp phân loại xơ đã được phát triển dựa trên
nguyên lý cơ bản này
40
41
Acetone
100%
Hydrochlori
c acid 20%
Sulfuric
acid 60%
Sulfuric
acid 70%
Chlorine
bleach 5%
Formic acid
90%
ACETATE Soluble Insoluble Soluble Soluble Insoluble Soluble
ACRYLIC Insoluble Insoluble Insoluble
Insoluble
depending
on type
Insoluble Insoluble
COTTON Insoluble Insoluble
Slightly
soluble
Soluble Insoluble Insoluble
HAIR Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble Soluble Insoluble
HEMP Insoluble Insoluble
Slightly
soluble
Soluble Insoluble Insoluble
LINEN Insoluble Insoluble
Slightly
soluble
Soluble Insoluble Insoluble
MODARY
LIC
Soluble or
Insoluble
depending
on type
Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble
Nhận dạng bằng độ hòa tan
42
Acetone
100%
Hydrochlo
ric acid
20%
Sulfuric
acid 60%
Sulfuric
acid 70%
Chlorine
bleach 5%
Formic
acid 90%
NYLON Insoluble Soluble Soluble Soluble Insoluble Soluble
OLEFIN Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble
POLYEST
ER
Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble
RAMIE Insoluble Insoluble
Slightly
soluble
Soluble Insoluble Insoluble
RAYON Insoluble Insoluble Soluble Soluble Insoluble Insoluble
SILK Insoluble
Partially
Soluble
Soluble Soluble Soluble
Partially
soluble
Wool Insoluble Insoluble Insoluble Insoluble Soluble Insolubl
Nhận dạng bằng độ hòa tan
4.7.3 Nhận dạng bằng tính chất nhiệt và cháy của xơ
• Phản ứng của xơ khi tiếp xúc trực tiếp từ ngọn lửa thường được dùng để
xác định vật liệu
• Khi xơ nhiệt dẻo tiếp xúc với lửa, xơ bị nóng, chảy,co lại trong khi đó xơ
không nhiệt dẻo bị ngả nâu,hóa than hoặc có thể không hề chịu tác động
của nhiệt từ lửa
• Khi tiếp xúc trực tiếp với lửa, xơ gốc polymer hữu cơ sẽ bắt lửa và cháy,
phản ứng cháy là một đặc trưng cấu trúc của xơ
• Khi rời khỏi ngọn lửa, xơ sẽ tự “dập lửa” hoặc tiếp tục bị cháy. Mùi khí
phát ra từ xơ bị phá hủy và bụi tro than là tính chất đặc trưng của
polymer dạng xơ
43
44
XƠ Tình trạng khi cháy Mùi Tàn
Tiếp cận lửa Trong lửa
Lấy ra khỏi
lửa
TƠ TẰM Co lại Cháy chậm Tự tắt Tóc cháy
Giòn, phồng,
tro đen
LEN Co lại Cháy chậm Tự tắt Tóc cháy
Giòn, phồng,
tro đen
COTTON
Không ảnh
hưởng
Cháy nhanh Tiếp tục cháy Giấy cháy
Tàn xương
vụn
NYLON Co lại
Cháy chậm
và chảy
Thường tự tắt
Thỉnh thoản
thấy mùi như
cần tây
Hạt cứng màu
sáng
ACRYLIC Co lại
Cháy chậm
và chảy
Tiếp tục cháy
và chảy
Hăng Hạt cứng đen
POLYPROP
YLENE
(OLEFIN)
Co nhanh Cháy và chảy Cháy và chảy
Không xác
định
Hạt cứng
tròn,có thể
màu nâu
• Mật độ xơ được xác định bằng cách sử dụng một loại các hỗn hợp
dung môi với các mật độ và trọng lượng riêng
• Nếu trọng lượng riêng của xơ lớn hơn trọng lượng riêng chất lỏng,mẫu
xơ sẽ bị co lại trong dung dịch
• Ngược lại, nếu trọng lượng riêng của xơ nhỏ hơn trọng lượng riêng
chất lỏng, mẫu xơ sẽ nổi,trôi trong dung dịch.
45
4.7.4.Nhận dạng bằng mật và độ khối lượng riêng xơ
46
Một số xơ phổ biến
Density
g/cc
Melting Point
Độ C (Độ F)
CELLULOSE 1.51 Không
SILK 1.32-1.34 Không
WOOL & OTHER HAIR 1.15-1.30 Không
Man-Made Fibers
ACETATE, secondary 1.32 260 (500)
ACETATE, tri. 1.30 288 (550.4)
ACRYLIC 1.12-1.19 Không
MODACRYLIC 1.30 hoặc 1.36 188(370.4 ) hoặc 120(248)
NYLON 6 1.12-1.15 213-225(415.4-437)
NYLON 66 1.12-1.15 256-265(492.8-509)
POLYESTER 1.38 hoặc 1.23 250-260(482-500) hoặc 282(539.6 )
POLYPROPYLENE 0.90-0.92 170(338)
RAYON 1.51 Không
Nhận dạng bằng khối lượng riêng xơ
• Các xơ có tính nhuộm khác nhau và ái lực thuốc nhuộm phụ thuộc
vào cấu trúc hóa học và hình thái học của xơ
• Chuẩn bị dung dịch nhuộm bao gồm thuốc nhuộm với ái lực khác
nhau thường dùng để nhận dạng xơ dựa trên độ dây màu và dựa trên
tính chất “không nhuộm” của một số loại vật liệu với chất màu nhất
định, nên sử dụng 2 thí nghiệm đối chứng
• Phương pháp này chỉ phù hợp với xơ chưa bi nhuộm hoặc xơ mà
thuốc nhuộm bị trích ra khỏi xơ trước khi thí nghiệm
47
4.7 5. Nhận dạng dựa trên độ dây màu
Đặc tính liên quan tới tính thẩm mỹ và tiện nghi
Bao gồm các thẩm mỹ, xúc giác, tính tiện nghi của sản phẩm:
• Ngoại quan
• Độ bóng
• Cảm giác sờ tay
• Độ rủ
• Độ hút ẩm
• Khả năng hồi nhàu
• Độ vón hạt
• Tính chống nhàu
Đa phần các tính chất trên đều liên quan tới cấu trúc xơ do bản chất cấu
trúc sẽ thể hiện trên bề mặt của vật liệu
4.8. Đặc tính liên quan tới Nhận dạng, Tính thẩm mỹ và Tiện nghi
48
Phân tích các tính chất
• Ngoại quan và độ bóng vải liên quan đến khả năng hấp thụ và nhiễu xạ
ánh sáng của từng xơ đơn
• Cảm giác sờ tay ("hand" or "handle“) là tập hợp phức tạp của cảm
giác xúc giác có được từ từng xơ đơn và các xơ pha trộn trong toàn bộ
cấu trúc sản phẩm dệt
• Độ rủ của vải liên quan đến độ cứng và độ uốn của xơ
• Độ hút ẩm và tính tiện nghi liên quan đến cấu trúc hóa học,hình thái học
của xơ và phương pháp mà xơ hấp thụ, phản ứng và dẫn ẩm.Tính tiện
nghi cũng liên quan đến cấu trúc của sợi và vải
Đặc tính liên quan tới Nhận dạng, Tính thẩm mỹ và Tiện nghi
49
Phân tích các tính chất
Độ hồi nhàu và khả năng kháng nhàu của xơ trong cấu trúc sản
phẩm dệt liên quan trực tiếp đến đặc tính hóa học và hình thái học của
xơ, phụ thuộc vào sự biến dạng và phục hồi của chúng dưới điều kiện
khô và ẩm
Tính vón hạt của xơ liên quan đến khả năng xơ đơn bị kéo ra khói
cấu trúc vải sợi và độ bền của từng xơ đơn.Xơ tồn tại trong sản phẩm
lỏng, mở dễ bị kéo ra khỏi vải.Nếu xơ bền, các xơ này sẽ rối với nhau
và tạo thành hạt vón.Nếu xơ yếu hơn,thường xơ bị đứt trước khi đã có
thể hình thành hạt vón
50
Đặc tính liên quan tới Nhận dạng, Tính thẩm mỹ và Tiện nghi
Thời gian hữu dụng của vải phụ thuộc vào một số yếu tố như: độ bền,
co giãn, phục hồi,độ nhám và khả năng kháng mài mòn, kháng xé kháng
phá nổ của vải làm từ loại xơ nhất định
Độ bền hữu dụng và bền mặc của sản phẩm: có xu hướng tăng lên khi
độ bền xơ tăng
Yếu tố ảnh hưởng tới độ bền hữu dụng:
- Cấu trúc sản phẩm dệt làm từ xơ có khả năng chịu đựng kéo giãn và biến
dạng đồng thời với khả năng phục hồi biến dạng tốt sẽ tăng cường độ
bền hữu dụng, đặc biệt khi sản phẩm chịu xé hoặc phá nổ
- Độ cứng tương đối của xơ “xơ cứng sẽ có tính sử dụng cao hơn.Xơ cứng
và dai cũng chịu ma sát mài mòn tốt hơn
- Vị trí mài mòn: thường xảy ra ở gối, mặt phẳng tiếp xúc
4.9. Đặc tính liên quan tới thời gian sử dụng và mặc
51
Tính chất hóa lý của xơ ảnh hưởng trực tiếp tới một số tính chất sử
dụng như sau:
(1) Nhiệt (hóa lý) ảnh hưởng đến các yếu tố như nhiệt độ là an toàn và khả
năng bắt cháy
(2) Loại ẩm và đất từ xơ, bao gồm các quá trình giặt,giặt khô, khả năng
nhuộm và giữ mầu
(3) Khả năng kháng hóa chất , bao gồm khả năng kháng tác động của các
chất hóa học trong gia dụng và khí trong khí quyển, đặc biệt là ánh sáng mặt
trời
4.10 Tính chất hóa lý và phản ứng của xơ với môi trường xung quanh
52
Xơ phản ứng khác nhau với nhiệt
Xơ nhiệt dẻo, như PES, hóa mềm và nóng chảy vì nhiệt mà không phá
hủy thành phần, do đó cho phép định hình xơ mềm thông qua quá
trình kéo giãn/uốn và sau đó làm nguội
Các xơ khác như xơ cellulosic và protein thường phá hủy thành phần
trước khi nóng chảy nên không định hình được
Nhiệt độ là an toàn của vải xác định bằng nhiệt làm mềm hoặc phá hủy
nhiệt
Ở nhiệt độ đủ lớn, xơ bị oxygen tấn công trong khí quyển và thúc đẩy
quá trình phá hủy.
Nếu nhiệt độ và đầu vào nhiệt đủ lớn hoặc có ngọn lửa,xơ sẽ bắt cháy,
cháy và phá hủy nhanh hơn
53
Tính chất hóa lý và phản ứng của xơ với môi trường xung quanh
• Phân biệt mật độ, khối lượng
riêng, khối lượng thể tich !
• Density, specific weight,
volumetric weight !
4.11. Các đặc tính khối lượng, kích thước vật liệu dệt
54
4.11.1 CÁC ĐẶC TÍNH KHỐI LƯỢNG
55
56
Ý nghĩa của các thông số khối lượng, kích thước với vật liệu dệt
- Mật độ: Với vật liệu dệt, khái niệm mật độ chỉ khối lượng vật liệu trên một đơn vị
dài
- Khối lượng riêng: phụ thuộc cấu trúc bên trong của vật liệu (mức độ sắp xếp chặt
chẽ của các đại phân tử)
- Khối lượng riêng là thông số quan trọng để tính toán các thông số khác hoặc ảnh
hướng tới các thông số khác như: Tính diện tích mặt cắt ngang xơ sợi,độ rỗng, độ
chứa đầy
- Khối lượng thể tích là thông số quan trọng để tính toán các thông số khác hoặc ảnh
hưởng tới các thông số khác như:
- Tính độ rỗng, độ chứa đầy
- Ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt, độ thẩm thấu, ảnh hưởng đến quá trình kéo sợi
(ép kiện, xé tơi trộn đều).
Phân tích các ảnh hưởng này !! 57
Khối lượng tương đối của sản phẩm
1.Thế nào là khối lượng tương đối ?
2 Các thông số khối lượng tương đối
- Khối lượng thể tích (mg/mm3)
- Khối lượng một mét dài Gd (gam)
- Khối lượng một mét vuông Gv (gam)
Giả sử cho mẫu sản phẩm hình chữ nhật có kích thước LxB mm,
dày b mm và nặng G gam
Tính các thông số trên ?
58
4.11.2 CÁC ĐẶC TÍNH KÍCH THƯỚC
A. ĐỘ DÀI
Là thông số có ý nghĩa quan trọng với các vật liệu dệt từ xơ, sợi, vải cho
đến các chế phẩm khác do:
• Không đồng đều về hình dạng nên khó đo chiều dài
• Có độ quăn, xoắn, co giãn, so le, độ mảnh khác nhau nên khó xác định
chiều dài
• Có ảnh hưởng lớn tới các quá trình gia công sản xuất, đặc biệt là ảnh
hưởng của độ dài xơ tới các quá trình kéo sợi ? Vì sao ?
Trong các thông số độ dài vật liệu dệt, độ dài của xơ là khó xác định nhất
nên phần này chỉ tập trung đề cập đến độ dài xơ
59
Các loại chiều dài xơ
Chiều dài trung bình
•Với xơ thiên nhiên định nghĩa về chiều dài trung bình không đơn thuần là
trung bình cộng do xơ tự nhiên ngoài khác nhau về chiều dài cũng khác
nhau về đường kính.
•Các sợi có đường kính khác nhau do đó các sợi dày hơn sẽ có khối lượng
lớn hơn do đó phải lưu ý đến cả khối lượng khi tính chiều dài
60
61
Trên thực tế có 3 loại chiều dài trung bình xơ cơ bản:
1) Chiều dài trung bình dựa trên số lượng xơ (L): còn gọi là không
thiên vị
2) Chiều dài trung bình dựa trên mặt cắt ngang xơ (Hauteur, H): có
tính đến mặt cắt ngang xơ
3) Chiều dài trung bình dựa trên khối lượng xơ (Barbe B): chiều dài có
tính đến khối lượng xơ
Chiều dài kiểu Hauteur và Barbe là các thông số phổ biến và phụ thuộc
vào các phương pháp được sử dụng để đo chiều dài sợi.
Các loại chiều dài xơ
Cho 3 xơ với chiều dài l và mặt cắt ngang a khác nhau
Khối lượng (w) của mỗi xơ là
w = a.l p
với p là mật độ xơ.
Tính L, H và B
62
Các loại chiều dài trung bình xơ
Trong tính toán chiều dài trung bình L các
xơ được cho là có đường kính bằng nhau
hoặc khác nhau không đáng kể, không ảnh
hưởng
• Độ dài trung bình H của xơ tính theo mặt cắt ngang, do đó nếu một xơ có
đường kính a2 lớn gấp 4 lần a1 thì chiều dài của nó tính gấp 4 lần
• Đa phần, tỷ lệ chiều dài xơ tính theo diện tích mặt cắt ngang tương đương
với tỷ lệ phần trăm số xơ, dó đó đồ thị (diagram) biểu hiện tương đương.
• Phương pháp Heuteur đo trên máy Almeter hoặc máy xác định sơ đồ xơ
WIRA
63
Các loại chiều dài trung bình xơ
Các loại chiều dài trung bình xơ
• Chiều dài Barbe thu được khi các nhóm chiều dài xơ (lấy ra từ một lược phân
loại) được cân và tính chiều dài trung bình từ các dữ liệu
• Có thể thu được chiều dài Hauteur bằng cách chia khối lượng của mỗi nhóm
chiều dài cho chiều dài nhóm và thể hiện kết quả theo tỷ lệ phần trăm
• Nếu giả định mật độ p không đổi,ta có:
Các xơ dài có khối lượng lớn hơn các xơ ngắn nên chiều dài trung bình sẽ
dài hơn so với tính bằng hai phương pháp trên 64
Các loại chiều dài trung bình xơ áp dụng trong thực tế
Chiều dài chủ thể Lm hay Lct
Là độ dài ứng với nhóm có khối lượng lớn nhất khi cho khoảng cách
nhóm k (thường trong thí nghiệm lấy bằng 2mm) tiến đến số bé nhất
Chiều dài phẩm chất Lpc
Là độ dài của nửa phần trên, tức độ dài trung bình của những xơ có chiều
dài lớn hơn Lm
Chiều dài theo fibrograph
- (xem các phương pháp đo chiều dài xơ)
65
Các phương pháp đo chiều dài xơ
Dựa trên những định nghĩa và công thức nói trên, em hãy cho biết có thể
đo chiều dài xơ bằng các phương pháp nào ?
66
Các phương pháp đo chiều dài xơ trực tiếp (different method)
1. Phương pháp đo từng xơ một
Ưu nhược điểm ? 67
• Chùm xơ đặt trên miếng nhung có tấm kinh đè, những đầu xơ nhô ra
trong vùng nén lần được bị kẹp rút ra.Mũi kẹp dịch chuyển từ trái sang
phải trong đường rãnh của trục vít và làm cho trục quay
• Trong khi xơ được rút ra, đầu dò sẽ dò xơ đúng lúc đầu trái của xơ đi
qua, qua dò rơi xuống đóng mạch điện làm trục vít ngừng quay, kẹp giữ
đầu phải xơ phải dừng lại ở vị trí nhất định trên bàn phím đếm, bộ đếm
sẽ đếm tần số tương ứng nhóm chiều dài xơ, với khoảng cách 5mm
• Ưu nhược điểm ? 68
2. Phương pháp WIRA
Các phương pháp đo chiều dài xơ trực tiếp (different method)
1) Chuẩn bị một rìa hoặc chùm xơ với tất cả các sợi liên kết ở một đầu
2) Rút xơ trong thứ tự giảm dần chiều dài
3) Vẽ một sơ đồ xơ bằng cách đặt các xơ cùng với nhau theo thứ tự giảm
dần của chiều dài
4) Phân tích biểu đồ.
Một dạng biểu đồ xơ
69
Các phương pháp đo chùm xơ phân nhóm
Phân nhóm bằng lược
• Chải xơ bằng lược phân loại (có các phiên bản khác nhau được sử
dụng cho cả bông và len).Lược mảnh, và có các khoảng cách xác định
giữ các xơ và giữ cho xơ thẳng.
• Do xơ bông tương đối ngắn, chải bông có hai bộ lược, bộ thấp hơn có
kim hướng lên trên. Cả lược trên và dưới cùng được thiết lập khoảng
cách (thường là 6mm) nên khi cùng làm việc khoảng cách giữa chúng
là 3 mm
• Bó xơ được tạo ra bằng cách chải các xơ đã được chuẩn bị bằng tay
theo các khoảng chiều dài khác nhau
70
Các phương pháp đo chùm xơ phân nhóm
Phân nhóm bằng lược
Phân nhóm xơ bằng lược trên và lược dưới
71
Các phương pháp đo chùm xơ phân nhóm
Phân tích biểu đồ xơ phân nhóm bằng lược
Quan sát các chiều dài:
OA,OQ,OK,OL,OP,OR, OB
KK”, LL”,PP”,RR”
72
Các phương pháp đo chùm xơ phân nhóm
OQ = OA/2 và PP '= OQ.
OK = OP/4 và xây dựng một góc vuông với KK 'cắt đường cong tại K’.
KS=KK‘/2 và xác định vị trí của R sao cho vuông góc với R'R = KS.
OL = OR / 4 và xây dựng một góc vuông với LL’ cắt đường cong tại L '.
Chiều dài đại diện bởi LL là chiều dài hiệu dụng
Chiều dài hiệu dụng được làm tròn đến 0,8 mm gần nhất
Phân tích biểu đồ xơ phân nhóm bằng lược
73
Các phương pháp đo chùm xơ phân nhóm
Phân nhóm bằng kẹp
Với W là bề rộng của kẹp
74
Các phương pháp đo chùm xơ phân nhóm
75
Lược trên của Fibroliner.
Mẫu trong máy Almeter đặt
giữa các tấm nhựa
Một số biểu đồ độ dài xơ bông
76
77
Phân bố Hauteur tích lũy của xơ
Một số biểu đồ độ dài xơ bông
Phương pháp fibrograph – Thiết bị HVI
78
Fibre staple length by weight or number Upper fibre staple length
• Maximum, Minimum, Average fibre length: SFC: short fibre content: tỉ lệ
xơ ngắn
• Upper quartile length UQL: length of the shortest fibre in the upper ¼ of
the length distribution chiều dài của xơ ngắn nhất trên ¼ của chiều dài
phân bố
79
Một số định nghĩa cơ bản với chiều dài đo trên HVI
Mean Length ML: the mean of all or a set portion of fibre represented Fibrogram
Upper half mean length UHML: mean length of the longer half (50%) of the
fibre distribution by weight
SL: represent fibre extension distance ( the distance the longest % of fibre
extended from the comb
Length Uniformity index: LUI= ML / UHML
Length Uniformity Ratio LUR= 2.5%SL / 50%SL 80
Một số định nghĩa cơ bản với chiều dài đo trên HVI
FIBROGRAM
Degree of Uniformity Length uniformity index
(%)
Very high > 85
High 83-85
Intermediate 80-82
Low 77-79
Very low <77
Chỉ tiêu HVI cho độ dài
Uniformity Index UI = x 100
ML
UHML
81
B. ĐỘ MẢNH
• Sợi và xơ
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_vat_lieu_det_phan_4_dac_trung_cau_truc_tinh_chat_x.pdf