Khảo sát mối quan hệ giữa cấu trúc tinh thể và các đặc trưng cơ lý của xơ bông

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học bách khoa Hà Nội
----------------------------------

Luận văn thạc sĩ khoa học

Khảo sát mối quan hệ giữa cấu trúc tinh thể và
các đặc trng cơ lý của xơ bông

Ngành: công nghệ vật liệu dệt may

M số:

Nguyễn hữu đông

Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS. vũ thị hồng khanh

Hà Nội - 2009


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I-TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC HÌNH THÁI, ĐẶC
TRƯNG CƠ LÝ CỦA XƠ BÔNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
ĐO CÁC ĐẶC TRƯNG NÀY ... Error! Bookmark not defined.
1.1 Tình hình sử dụng xơ bông trong công nghiệp Dệt MayError! Bookmark not defined.
1.1.1 Tình hình sử dụng và sản xuất bông trên thế giớiError! Bookmark not defined.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất bông ở Việt NamError! Bookmark not defined.
1.2 Các vấn đề liên quan đến cấu trúc xơ bôngError! Bookmark not defined.
1.2.1 Nguồn gốc............................................. Error! Bookmark not defined.
1.2.2 Hình thái và cấu trúc vật lý của xơ bông.Error! Bookmark not defined.

1.2.3 Thành phần hoá học của xơ bông. ......... Error! Bookmark not defined.
1.2.4 Cấu trúc tinh thể của xenlulô ................. Error! Bookmark not defined.

1.2.4.1 Khái quát hình thái cấu trúc tinh thể của xenlulô-bông.Error! Bookmark not defined
1.2.4.2 Cấu trúc tinh thể xenlulo nguyên bản . Error! Bookmark not defined.

1.2.5 Mối quan hệ giữa cấu trúc tinh thể và đặc trưng cơ lý của xơ bôngError! Bookmark no
1.3 Phương pháp xác định cấu trúc tinh thể xơ bôngError! Bookmark not defined.
1.3.1 Các phương pháp xác định cấu trúc xơ bôngError! Bookmark not defined.
1.3.2 Phương pháp đo nhiễu xạ tia X ............. Error! Bookmark not defined.
1.3.1.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X................ Error! Bookmark not defined.

1.3.1.4 Ứng dụng của tia X trong nghiên cứu khoa học và Dệt MayError! Bookmark not de

1.4 Phương pháp đo các tính chất cơ lý của xơ bông trên HVIError! Bookmark not define
1.4.1 Các tính chất cơ lý của xơ bông xác định trên HVIError! Bookmark not defined.

1.4.1 Phương pháp đo các đặc trưng cơ lý của xơ bông trên HVIError! Bookmark not defin
1.3.2.4 Ứng dụng của thiết bị HVI trong nghiên cứu dệt mayError! Bookmark not defined.


CHƯƠNG II-NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUError! Bookmark not defi
2.1 Mục đích của đề tài..................................... Error! Bookmark not defined.
2.2 Đối tượng nghiên cứu ................................. Error! Bookmark not defined.
2.3 Phương pháp nghiên cứu. .......................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Phương pháp xác định các đặc trưng cơ lýError! Bookmark not defined.
2.3.2 Phương pháp xác định các thông số cấu trúc tinh thểError! Bookmark not defined.
2.3.3 Xác định tương quan giữa các đặc trưng cơ lý và thông số cấu trúc của
xơ bông. ................................................ Error! Bookmark not defined.

2.3.3.1 Phương pháp hệ số tương quan và phương trình hồi quiError! Bookmark not define
2.3.3.2 Các bước tiến hành xử lý dữ liệu........ Error! Bookmark not defined.
2.3.3.3 Kết luận............................................... Error! Bookmark not defined.
NHẬN XÉT VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUẢ ...... Error! Bookmark not defined.

3.1 Kết quả xác định các đặc trưng cơ lý của các mẫu xơ bôngError! Bookmark not define
3.2 Kết quả nghiên cứu tỷ lệ tinh thể của các mẫu xơ bôngError! Bookmark not defined.
3.2.1 Khoảng cách các mặt tinh thể và độ định hướngError! Bookmark not defined.

3.2.2 Tỷ lệ vùng tinh thể, vùng vô định hình và kích thước hạtError! Bookmark not defined
3.3 Tương quan giữa các đặc trưng cơ lý và cấu trúc tinh thể của bông
Việt Nam và Bông Mỹ nhập ngoại ............ Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN CHUNG........................................ Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................ Error! Bookmark not defined.


1

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

MỤC LỤC 
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I-TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC HÌNH THÁI, ĐẶC TRƯNG
CƠ LÝ CỦA XƠ BÔNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO CÁC
ĐẶC TRƯNG NÀY .................................................................. 9
1.1 Tình hình sử dụng xơ bông trong công nghiệp Dệt May.................................9

1.1.1 Tình hình sử dụng và sản xuất bông trên thế giới.................................... 9

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất bông ở Việt Nam ............................. 12
1.2 Các vấn đề liên quan đến cấu trúc xơ bông....................................................15

1.2.1 Nguồn gốc ............................................................................................. 15
1.2.2 Hình thái và cấu trúc vật lý của xơ bông. ............................................. 16
1.2.3 Thành phần hoá học của xơ bông. ......................................................... 23
1.2.4 Cấu tạo xenlulô ...................................................................................... 25
1.2.5 Cấu trúc tinh thể của xenlulô ................................................................. 29
1.2.5.1 Khái quát hình thái cấu trúc tinh thể của xenlulô-bông...................... 29
1.2.5.2 Cấu trúc tinh thể xenlulo nguyên bản ................................................. 32
1.2.6 Mối quan hệ giữa cấu trúc và đặc trưng cơ lý của xơ bông................... 40
1.3 Phương pháp xác định cấu trúc tinh thể xơ bông ..........................................41

1.3.1 Các phương pháp xác định cấu trúc xơ bông......................................... 41
1.3.2 Phương pháp đo nhiễu xạ tia X.............................................................. 43
1.4 Phương pháp đo các tính chất cơ lý của xơ bông trên HVI .........................51

1.4.1 Các tính chất cơ lý của xơ bông xác định trên HVI............................... 53
1.4.2 Phương pháp đo các đặc trưng cơ lý của xơ bông trên HVI.................. 56
CHƯƠNG II-NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............ 62
2.1 Mục đích của đề tài ...........................................................................................62

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


2

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

2.2 Đối tượng nghiên cứu........................................................................................62
2.3 Nội dung nghiên cứu .........................................................................................63
2.4 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................64

2.4.1 Phương pháp xác định các đặc trưng cơ lý ............................................ 65
2.4.2 Phương pháp xác định các thông số cấu trúc tinh thể............................ 65
2.4.3 Xác định tương quan giữa các đặc trưng cơ lý và các thông số cấu trúc
của xơ bông. .......................................................................................... 73
2.4.3.1 Phương pháp hệ số tương quan .......................................................... 73
2.4.3.2 Các bước tiến hành xử lý dữ liệu ........................................................ 74
2.4.3.3 Kết luận ............................................................................................... 75
CHƯƠNG III-NHẬN XÉT VÀ BIỆN LUẬN KẾT QUẢError! Bookmark
not defined.
3.1 Kết quả xác định các đặc trưng cơ lý của các mẫu xơ bôngError! Bookmark
not defined.
3.2 Kết quả nghiên cứu tỷ lệ tinh thể của các mẫu xơ bôngError! Bookmark not
defined.

3.2.1 Khoảng cách các mặt tinh thể và độ định hướngError! Bookmark not
defined.
3.2.2 Giá trị bề rộng 1/2 cường độ cực đại ..... Error! Bookmark not defined.
3.2.3 Tỷ lệ vùng tinh thể, vùng vô định hình và kích thước hạt ..............Error!
Bookmark not defined.
3.3 Tương quan giữa các đặc trưng cơ lý và cấu trúc tinh thể của bông Việt
Nam và Bông Mỹ nhập ngoại ..............................Error! Bookmark not defined.

KẾT LUẬN CHUNG ........................................ Error! Bookmark not defined.

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 92
PHỤ LỤC

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


3

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

LỜI NÓI ĐẦU
Dệt may Việt Nam(VN) đã lọt vào top 10 nước xuất khẩu (XK) hàng dệt
may lớn nhất thế giới. Kim ngạch XK hàng dệt may luôn đứng ở vị trí nhóm
ngành hàng đứng đầu nhưng giá trị gia tăng còn thấp và vẫn phụ thuộc vào
nguyên liệu của nước ngoài. Trong đó, sản lượng bông tại VN cũng chỉ mới
đáp ứng được khoảng 2% nhu cầu bông xơ cho ngành sợi. Theo thống kê, ở
thời điểm năm 2008-2009, diện tích trồng bông trên cả nước trên khoảng
3.000 ha, năng suất trung bình đạt khoảng 400kg bông xơ/ha. Ngành dệt sợi
của VN phải nhập khẩu gần 100% bông xơ từ nước ngoài. Tập đoàn Dệt May
Việt Nam (Vinatex) đang xây dựng chương trình phát triển cây bông vải với
nhiều dự án sản xuất quy mô trên diện tích rộng lớn như nông trường, trang
trại tại các tỉnh Tây Nguyên và vùng duyên hải miền Trung. Công ty Cổ Phần
Bông Việt Nam cho biết, theo kế hoạch, diện tích trồng bông vải trên cả nước
trong niên vụ 2009-2010 này sẽ tăng từ 3.000 ha lên 8.500 ha, sản lượng bông
hạt thu hoạch trong niên vụ 2009-2010 năm nay ước đạt khoảng 10.000 tấn.
Hiện nay, diện tích trồng bông tại VN tập trung chủ yếu ở Tây Nguyên (42%),

vùng duyên hải miền Trung (33%), miền Bắc (20%) và Đông Nam bộ (5%),
trong đó có 8 dự án phát triển cây bông của VinatexMart, Viện nghiên cứu
bông Nha Hố, Công ty Cổ Phần Bông Tây Nguyên… được đầu tư quy mô,
tập trung ở các tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận, Gia Lai, Đắc Lắc, Đắc Nông.
Vinatex dự kiến, đến năm 2020 diện tích trồng bông tại VN sẽ tăng lên

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


4

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

76.000 ha. Sự phụ thuộc quá lớn vào nguồn nguyên liệu bông nhập khẩu đó
ảnh hưởng trực tiếp đến ngành dệt may Việt Nam, bài toán đặt ra là làm thế
nào để chọn tạo giống và sản xuất được bông chất lượng xơ cao, chọn điều
kiện chăm sóc và gieo trồng tốt để cây bông cho năng suất cao, chất lượng xơ
tốt đáp ứng phần nào nhu cầu của ngành Dệt May trong nước.
Hơn nữa, cùng với sự phát triển của xã hội thì yêu cầu về chất lượng
của sản phẩm may mặc cũng ngày càng khắt khe. Người dân cũng ngày càng
yêu cầu những sản phẩm cao cấp, để làm được những sản phẩm cao cấp thì tất
nhiên nguyên liệu phải có những đặc tính kỹ thuật và đặc trưng cơ lý tốt, mà
bản chất của đặc trưng này là cấu trúc của vật liệu. Vi cấu trúc của xơ dệt là
một vấn đề phức tạp, đây là một thông số chịu ảnh hưởng nhiều của nguyên
liệu và quá trình hình thành. Đối với các xơ thiên nhiên thực vật thì đó là
giống và điều kiện sinh trưởng (như thời tiết và điều kiện chăm bón). Để hiểu

về mối tương quan giữa tính chất cơ lý, vi cấu trúc của vật liệu nói chung và
các các giống bông Việt Nam nói riêng, nhất là các giống bông mới lai tạo đạt
tiêu chuẩn quốc gia thì cần phải có nhiều nghiên cứu để làm sáng tỏ vấn đề
này, từ đó mới hiểu được phần nào bản chất của sự ảnh hưởng giữa cấu trúc
và đặc trưng cơ lý của vật liệu, để từ đó có phương pháp chọn giống, chế độ
chăm bón cũng như sử dụng vật liệu cho phù hợp. Tuy nhiên vì hạn chế thời
gian trong khuôn khổ một luận văn cao học, nên trong đề tài này chúng tôi chỉ
thực hiện khảo sát mối quan hệ giữa vi cấu trúc và đặc trưng cơ lý của xơ
bông Việt Nam, đây cũng chính là lý do thúc đẩy chúng tôi thực hiện đề tài: “
Khảo sát mối quan hệ giữa cấu trúc tinh thể và các đặc trưng cơ lý của
xơ bông”.
Đề tài này tiến hành khảo sát mối quan hệ giữa cấu trúc tinh thể một số
giống bông Việt Nam niên vụ 2007-2008 và bông Mỹ - ngoại nhập với các
đặc trưng cơ lý của chúng nhằm đánh giá mối quan hệ giữa cấu trúc và tính

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


5

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

chất (chất lượng) của vật liệu, cũng như ảnh hưởng điều kiện sinh trưởng và
phát triển của cây bông đến các đặc trưng này.
Mục đích của đề tài là:
- Xác định được các đặc trưng tinh thể của xơ bông: tỷ lệ tinh thể, kính thước

hạt, độ định hướng trong vi cấu trúc của xơ bông.
- Từ các thông số của vi cấu trúc liên hệ với các đặc trưng cơ lý xác định trên
thiết bị HVI (High Volume Intrument) để tìm ra được mối quan hệ giữa vi cấu
trúc và đặc trưng cơ lý của xơ bông Việt Nam, để từ đó làm rõ bản chất giữa
cấu trúc và tính chất của vật liệu cũng như ảnh hưởng của điều kiện sinh
trưởng phát triển đến các yếu tố trên của vật liệu đó.
Để đạt được mục tiêu này, đề tài được tiến hành theo các bước như sau:
1. Chương I: Tổng quan về cấu trúc hình thái, đặc trưng cơ lý của xơ bông và
các phương pháp đo.
2. Chương II: Nội dung và phương pháp nghiên cứu.
3. Chương III: Kết quả và bàn luận.
Luận văn này được thực hiện tại Khoa Công nghệ Dệt May và Thời trang của
trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tại Viện Dệt May và Viện Khoa học Công
nghệ và Vật liệu Việt Nam.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS. TS. Vũ Thị Hồng Khanh –
một nhà giáo tâm huyết – người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt
quá trình thực hiện đề tài. Xin được cảm ơn ban Chủ nhiệm Khoa Công nghệ
Dệt May và Thời trang, ban Lãnh đạo Viện Dệt May, Viện Khoa Học Vật
Liệu, các thầy cô giáo trong Khoa, Trung tâm Thí nghiệm Dệt May - Viện
Dệt May và các anh chị em cùng bạn bè đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ để
tôi có thể hoàn thành bản luận văn này.

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


6

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

Các hình vẽ và bảng biểu
Bảng biểu
Bảng 1. 1 - Diễn biến tình hình sản xuất bông của thế giới
Bảng 1.2 – Tình hình bông nhập khẩu một vài năm gần đây
Bảng 1.3 - Sự phân bố xenlulô và tạp chất ở xơ bông.
Bảng 1.4 - Thành phần xơ bông theo thời gian sinh trưởng.
Bảng 1.5 - Chu kỳ, góc và thể tích (V) của ô đơn vị mạng lưới tinh thể đối với
các loại xenlulo nguyên bản.
Bảng 1.6 - Khoảng cách giữa các mặt phẳng và kích thước các tinh thể xenlulô
nguyên bản.
Bảng 1.7- Các giá trị chiều dài sóng đặc trưng của một số kim loại thường
dùng làm đối catot (anot) trong phân tích Röntgen
Bảng 2.1- Các mẫu bông tiến hành nghiên cứu
Bảng 2.2- Cường độ nhiễu xạ pha tinh thể các mẫu bông Việt Nam
Bảng 2.3- Cường độ nhiễu xạ pha tinh thể các mẫu bông Mỹ
Bảng 2.4- Mối liên hệ cường độ nhiễu xạ giữa Ia và Ic
Bảng 2.5 – Các cặp thông số đặc trưng cấu trúc và cơ lý tiến hành tìm tương
quan
Bảng 3.1- Đặc trưng cơ lý của các mẫu xơ bông Việt Nam
Bảng 3.2- Đặc trưng cơ lý của các mẫu xơ bông Mỹ
Bảng 3.3- Khoảng cách giữa các mặt tinh thể xenlulô bông Việt Nam
Bảng 3.4- Khoảng cách giữa các mặt tinh thể xenlulô và cường độ nhiễu xạ
bông Mỹ
Bảng 3.5- Giá trị bề rộng ½ cường độ cực đại của các mẫu bông Việt Nam

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


7

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

Bảng 3.6- Giá trị bề rộng ½ cường độ cực đại của các mẫu bông Mỹ
Bảng 3.7- Tỷ lệ % vùng tinh thể và kích thước hạt các mẫu bông Việt Nam
Bảng 3.8- Tỷ lệ % vùng tinh thể và kích thước hạt các mẫu bông Mỹ
Bảng 3.9- Tương quan giữa các thông số cấu trúc và đặc trưng cơ lý của bông
Việt Nam
Bảng 3.10- Tương quan giữa các thông số cấu trúc và đặc trưng cơ lý bông Mỹ

Hình vẽ
Hình 1.1-Biểu đồ nhập khẩu bông một vài năm gần đây
Hình 1.2- Hình thái cấu trúc của xơ bông
Hình 1.3- Cấu trúc vi mô của xơ bông
Hình 1.4 a - vùng vô định hình; b - vùng kết tinh nhưng không định hướng;
c - vùng định hướng và kết tinh
Hình 1.5 a, liên kết H nội phân tử do Hermans đưa ra; b, liên kết H nội phân
tử do Champetier đưa ra
Hình 1.6- Mô hình mạng lưới tinh thể xenlulo
Hình 1.7- Hình chiếu bằng tinh thể cơ bản của xenlulô thiên nhiên (I) xenlulô
tái sinh (II)
Hình 1.8- Hình chiếu đứng tinh thể cơ bản của xenlulô. Mạch trung tâm nằm
xen kẽ và song song với các mạch bên
Hình 1.9- Mô hình mạch xenlulo

Hình 1.10- Hình chiếu của ô đơn vị mạng lưới tinh thể của Xenlulô I trên mặt
phẳng bc do Honjo và Vatanabe đề nghị.
Hình 1.11- Mô hình cấu trúc xenlulo nguyên bản
Hình 1.12- Hình ô đơn vị mạng tinh thể của xenlulô, sự kết bó các mạch.
Hình 1.13- Mô hình xenlulô Iα trong đó O- nguyên tử Oxi và lưới liên kết hydro
Hình 1.14- Mô hình xenlulô Iβ trong đó O-nguyên tử và lưới liên kết hydro

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


8

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

Hình 1.15- Mối quan hệ giữa ô đơn vị tinh thể xenlulo Iβ và Iα
Hình 1.16- Bước sóng của tia X
Hình 1.17- Phổ nhiễu xạ của xơ bông
Hình 1.18- Sơ đồ pha các tia X phản xạ trên tinh thể
Hình 1.19- Ghi lại hiện tượng nhiễu xạ
Hình 1.20- Nhiễu xạ tia X
Hình 1.21- Xác định cấu trúc tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ tia X
Hình 1.22- Hệ thống HVI
Hình 2.18- X-ray diffractometer D5000
Hình 2.2- Dạng đồ thị phổ pha tinh thể của xơ bông X D5000 do hãng
SIEMENS
Hình 2.3- Đồ thị tương quan giữa cường độ nhiễu xạ Ic và Ia bông VNTB

Hình 2.4- Đồ thị tương quan giữa cường độ nhiễu xạ Ic và Ia bông Mỹ TB
Hình 2.5 a-vạch nhiễu xạ; b-Cách xác định độ rộng I/2 cường độ vạch nhiễu xạ
Hình 3.1- Biểu đồ phổ nhiễu xạ tia X của một mẫu bông
Hình 3.2- Đồ thị tương quan tỷ lệ kết tinh và độ bền bông VNTB
Hình 3.3- Đồ thị tương quan tỷ lệ vô định hình và độ bền bông VNT
Hình 3.4- Đồ thị tương quan tỷ lệ kết tinh và độ bền bông Mỹ
Hình 3.5- Đồ thị tương quan tỷ lệ vô định hình và độ bền bông Mỹ

Một số ký hiệu và ký tự viết tắt
Ký tự,
ký hiệu

Từ được viết tắt

Ký tự,
ký hiệu

SCI

Chỉ số khả năng kéo sợi

Ia

Mic
Mat

Chỉ số micronaire
Chỉ số độ chín
Chiều dài trung bình nửa
trên

Ic
Xa

Chỉ số độ đều

BM

Len
Unf

Ngành CN VL Dệt - May

Xc

Từ được viết tắt
Cường độ nhiễu xạ pha
tinh thể
Tỷ lệ kết tinh
Cường độ nhiễu xạ pha
vô định hình
Bề rộng ½ cường độ cực
đại
Khóa 2007- 2009


9

LuËn v¨n cao häc
SFI

Str
Elg
Moist
Rd
+b
C Grade
Tr Cnt
Tr Area
Tr Grade

NguyÔn H÷u §«ng

Tỉ lệ xơ ngắn
Độ bền
Độ giãn
Độ ẩm
Độ phản xạ ánh sáng
Sắc độ vàng
Phân cấp màu
Số điểm tạp
Diện tích tạp
Cấp tạp
CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC HÌNH THÁI, ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ
CỦA XƠ BÔNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO CÁC ĐẶC TRƯNG NÀY
1.1 Tình hình sử dụng xơ bông trong công nghiệp Dệt May
1.1.1 Tình hình sử dụng và sản xuất bông trên thế giới
Hiện nay, trên thế giới có khoảng hơn 50 quốc gia sản xuất bông vải, tập
trung chủ yếu ở các nước có điều kiện khí hậu nhiệt đới và Á nhiệt đới, với

diện tích khoảng 30,4 triệu ha (năm 2009-2010) và dự kiến sản lượng khoảng
23,6 tấn năm. Trong đó, các nước có diện tích trồng bông đứng đầu thế giới là
Ấn Độ, Mỹ, Pakistan, Úc, Trung Quốc, Brazil, Uzbekistan, Thổ Nhĩ Kỳ, Hy
Lạp, Mexico… Khi nền kinh tế thế giới dần ổn định và triển vọng kinh tế cho
năm 2010 cải thiện ở hầu hết các nước trên thế giới, thì tiêu thụ sản phẩm
bông và sợi bông sẽ dần hồi phục. Lượng xơ bông toàn cầu sử dụng được dự
báo sẽ tăng trưởng 2% trong niên vụ 2009-2010 lên 23.600.000 tấn. Sự gia
tăng nhỏ này sẽ được thúc đẩy bởi Châu Á, đặc biệt là Trung Quốc (Đại lục),
Ấn Độ và Pakistan, giúp cho lượng bông sử dụng trên thế giới tăng từ 76%
đến 77% trong năm 2009-2010.

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


10

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

Ấn Độ nước sản xuất bông lớn thứ 2 thế giới, có thể tăng gấp đôi trong
niên vụ 2009-2010 bắt đầu từ tháng 10, bởi giá cao trên thị trường nội địa
khuyến khích người trồng bông mở rộng diện tích trồng trọt, trong bối cảnh
thiếu cung trên thị trường thế giới. Tiêu thụ bông thế giới dự báo sẽ tăng trong
năm tới, bởi kinh tế ổn định trở lại. Hiệp hội Bông Ấn Độ dự báo xuất khẩu từ
nước này sẽ đạt 6,5 triệu kiện (mỗi kiện bằng 170 kg) so với 3,2 triệu kiện
trong vụ năm nay. Vụ 2008-2009, xuất khẩu bông của Ấn Độ đã giảm 59% so
với năm trước, do chính sách trợ giá bông của chính phủ nước này khiến bông

Ấn Độ không thể cạnh tranh được trên thị trường thế giới. Sản lượng bông Ấn
Độ vụ 2009-2010 dự kiến đạt 31,2 triệu kiện, tăng 6,7% so với 29,3 triệu kiện
niên vụ trước. Diện tích trồng bông có thể đạt kỷ lục 10 triệu ha. Ấn Độ sẽ là
một trong số ít những quốc gia có sản lượng bông tăng trong năm nay.
Sản lượng bông thế giới niên vụ 2009-2010 dự báo giảm xuống 23,3 triệu
tấn, so với 23,4 triệu tấn niên vụ trước, do sản lượng giảm ở Trung Quốc nước sản xuất bông lớn nhất thế giới, Trung Á, Brazil, Thổ Nhĩ Kỳ và
Mexico. Sản lượng có thể sẽ tăng ở Ấn Độ, Mỹ, Pakistan và Australia. Ấn Độ
là một những quốc gia có phạm vi trồng và chế biến bông lớn nhất thế giới,
thị phần của Ấn Độ tại thị trường bông thế giới luôn ở vị trí hàng đầu. Trong
thế kỷ 20, bông càng trở nên quan trọng trong việc tạo ra biểu tượng cho quốc
gia này. Bước vào thế kỷ 21, với kỹ thuật ngày càng phát triển và sự toàn cầu
hoá thị trường, Ấn Độ trở thành quốc gia không thể thiếu trên thị trường bông
quốc tế. Mặc dù đôi lần bị phủ bởi chiếc bóng của Trung Quốc (quốc gia sản
xuất, nhập khẩu và tiêu thụ bông lớn nhất thế giới), nhưng quốc gia Nam Á
vẫn luôn chứng tỏ mình là một trong những nước chủ chốt của thị trường
bông. Dệt là ngành lớn thứ 2 tại quốc gia này (sau ngành nông nghiệp) với
hơn 35 triệu lao động. Sự lớn mạnh của ngành dệt phải kể đến sự mở rộng
không ngừng của thị trường thế giới, đặc biệt là khi kết thúc Hiệp định WTO

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


11

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

về xơ vào cuối năm 2004. Ấn Độ dành nhiều đất cho trồng bông hơn bất cứ
quốc gia nào trên thế giới. Diện tích trồng bông của Ấn Độ chiếm 30,4% tổng
diện tích bông của thế giới trong vụ mùa 2008-2009. Trong khi đó con số của
Trung Quốc là 20,5% và Mỹ là 9,9%. Thậm chí Ấn Độ chỉ đứng sau Trung
Quốc về sản lượng bông trong vụ mùa 2008-2009 ở mức 17,8 triệu kiện
(trong khi Trung Quốc là 33,5 triệu kiện). Tuy vậy về năng suất, Ấn Độ vẫn
còn kém các nước khác. Năng suất trồng bông tại quốc gia Nam Á này là
523kg/ha, thấp hơn nhiều so với năng suất 1.331kg/ha của Trung Quốc và
mức trung bình của thế giới 766kg/ha. Mức tiêu thụ bông của Ấn Độ đã tăng
35% từ 13,5 triệu kiện năm 2003-2004 lên mức dự đoán 22,5 triệu kiện trong
vụ mùa năm nay. Ấn Độ là hiện là nhà xuất khẩu bông lớn thứ 3 tại Mỹ,
chiếm khoảng 10% thị phần nước này. Sự tăng trưởng kinh tế của Ấn Độ
trong thập kỷ vừa qua đã mở rộng phạm vi thị trường nội địa, dẫn theo sự lớn
mạnh của tiêu dùng quần áo và tạo ra nhiều sự lựa chọn cho người tiêu dùng
quốc gia này.
Với sự tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ, lượng tiêu thụ bông của Ấn Độ
trong 1 thập kỷ qua đã tăng 35%. Tuy nhiên sức tiêu thụ nội địa này không
tăng nhanh bằng mức tăng 105% của sản lượng nên tồn tại một lượng bông
dư thừa lớn. Chính vì lẽ đó, Ấn Độ đó trở thành một trong những nước xuất
khẩu bông thô hàng đầu thế giới. Những nước nhập khẩu bông lớn nhất của
Ấn Độ là Trung Quốc (hơn 70%), Pakistan, Bangladesh và Thái Lan.
Bảng 1. 1 - Diễn biến tình hình sản xuất bông của thế giới
Niên vụ

Tổng sản lượng

Triệu tấn

Triệu kiện

2007-2008

26,39

121,2

2008-2009

23,1

106,0

2009-2010

23,6

108,0

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


12

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

(Nguồn: Ủy ban tư vấn bông quốc tế - ICAC, )

1.1.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất bông ở Việt Nam
Ngành sợi VN hiện có 4 triệu cọc sợi - trung bình 1 cọc sợi cần khoảng
100kg bông xơ/năm. Nếu tính như trên thì ngành sợi cần khoảng 400.000 tấn
nguyên liệu/năm cho sản xuất. Hiện nay, ngành sợi sử dụng 50% sợi bông và
50% sợi tổng hợp. Như vậy, bông xơ cần sử dụng khoảng 200.000 tấn/năm.
Khi tăng thêm diện tích trồng bông lên 8.500 ha trong năm nay, với sản lượng
dự kiến thu hoạch được 10.000 tấn bông hạt thì sản lượng bông xơ cả năm chỉ
được khoảng 3.500÷3.700 tấn - chỉ đáp ứng 2% nhu cầu. Bởi vậy nguồn
nguyên liệu bông gần như nhập khẩu hoàn toàn.
Bảng 1.2 – Tình hình bông nhập khẩu một vài năm gần đây
(đơn vị ngàn tấn)

Bông T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9 T10 T11 T12 Tổng

2007 23,2 17,4 17,3 13,5 21,1 17,7 24,1 19,3 11,4 17 13,9 14 209,9
2008 28,5 19,7 24,5 29,1 21,8 22,7 23,9 24
2009 13,1

9,8

24 21,3 25,1 24,7 289,3

10,8 24,9 25,1
(nguồn vinatex: )

Hình 1.1-Biểu đồ nhập khẩu bông một vài năm gần đây

Hiện nay, Chính phủ đã giao cho Vinatex làm đầu mối phục hồi phát
triển cây bông, đi cùng với đó là các dự án phát triển thủy lợi phục vụ nước
tưới ở vùng trọng điểm trồng bông. Ông Nguyễn Hữu Bình, Chủ tịch Hội

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


13

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

đồng quản trị Công ty Cổ Phần Bông Việt Nam cho biết, hiện nay đã có 8 dự

án phát triển cây bông của VinatexMart, Viện nghiên cứu bông Nha Hố, Công
ty Cổ Phần Bông Tây Nguyên… được đầu tư quy mô, trồng theo mô hình
trang trại, nông trường ở các tỉnh Tây Nguyên, duyên hải miền Trung trên
diện tích 22.000 ha. Diện tích mỗi trang trại từ 1.000 ha đến 4.500 ha, tập
trung ở các tỉnh Bình Thuận, Ninh Thuận, Giai Lai, Đắc Lắc, Đắc Nông.
Vinatex dự kiến, đến năm 2020 diện tích trồng bông tại VN sẽ tăng lên
76.000 ha. Tuy nhiên, đây là việc đầu tư mang tính lâu dài, sẽ trải qua nhiều
quá trình. Để chuẩn bị trồng trên diện rộng, hiện các đơn vị đó tiến hành trồng
thử nghiệm trên diện tích nhỏ, ở hai trung tâm giống tại Phan Rang (Ninh
Thuận). Hiện nay, việc đầu tư sản xuất cây bông vải chủ yếu là đầu tư liên kết
sản xuất trong nông dân. Theo kế hoạch của Công ty CP Bông VN, việc phục
hồi phát triển cây bông mới bắt đầu, hiện tại chỉ dừng lại ở việc duy trì sản
xuất và chuẩn bị cho việc mở rộng diện tích sau này. Giống cây trồng vẫn sử
dụng nguồn giống cũ sẵn trong nước. Trước áp lực giá bông thế giới giảm, để
duy trì giá bông và để đạt được hiệu quả, ngành bông VN đã thành lập Quỹ
ổn định sản xuất bông cho người trồng. Hiện nay, các doanh nghiệp liên kết
đầu tư sẽ cung cấp giống, thuốc trừ sâu, kỹ thuật trồng miễn phí cho nông
dân. Giá thu mua tăng lên 9.000 đồng/kg bông hạt so với giá 7.000 đồng/kg
thời điểm năm 2008. Dự kiến diện tích trồng bông trên cả nước trong niên vụ
sau sẽ tăng lên khoảng 10.500 ha. Đây là thuận lợi cho việc nghiên cứu phát
triển sản xuất bông ở nước ta. Với những tiềm năng vốn có về đất đai, giống
bông, các biện pháp kỹ thuật nhằm tăng năng suất, chúng ta cần phải có
những giải pháp và định hướng cụ thể trong thời gian tới để nâng cao năng
suất và mở rộng diện tích.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và sử dụng các giống bông Việt Nam bắt
đầu từ những năm 1980 cho đến nay đã đạt được những thành tựu đáng kể,

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009

14

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

việc nhập nội nhiều giống có nguồn gen quý giúp thay đổi khả năng của cây
bông như kháng sâu, kháng rầy, chất lượng xơ tốt... đã giúp cho công tác
nghiên cứu chọn tạo giống bông ở nước ta có những bước đột phá mới. Thông
qua đó, từ năm 2001 đến nay, nhiều giống lai mới lần lượt ra đời và ứng dụng
vào sản xuất, đáp ứng kịp thời nhu cầu đa dạng hoá bộ giống sản xuất trên
nhiều vùng sinh thái trồng bông của Việt Nam, trong đó nổi bật nhất là các
giống bông lai: VN01-2, VN35, KN06 ... Các giống bông này bên cạnh khả
năng cho năng suất với ưu thế lai khá cao (20-30%), chúng còn có khả năng
kháng sâu xanh tốt, trong đó giống VN15, VN01-2 bên cạnh khả năng kháng
sâu xanh còn kết hợp được khả năng kháng rầy xanh chích hút; giống VN35
kết hợp được khả năng kháng sâu và chống chịu thuốc trừ cỏ. Sản xuất bông
nước ta trong những năm qua có sự biến động lớn. Vụ 2008-2009 diện tích
chỉ còn 3.000 ha với sản lượng 2.500 tấn. Sản lượng bông xơ sản xuất trong
nước hiện chỉ mới đảm bảo khoảng 2% nhu cầu của ngành Dệt.
Về nghiên cứu xơ bông Việt Nam cũng đã có nhiều tác giả nghiên cứu:
Chúng ta đã có một số nghiên cứu như: Đề tài 16.01.02 “ Thiết lập và áp dụng
quy trình công nghệ mặt hàng vải , chỉ từ xơ bông trong nước pha trộn với các
xơ khác để tạo khả năng dệt các sản phẩm tiêu dùng và xuất khẩu” (19811985)do PTS Nguyễn Thị Báu – Viện Công nghiệp Dệt Sợi là chủ nhiệm”; “
Chương trình 16 A Cây bông” (1986-1990) do PTS Nguyễn Hữu Bình –
Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu cây bông là chủ nhiệm; đề tài KC07-02
(1991-1995) “ Tạo giống, kỹ thuật trồng trọt phòng trừ sâu bệnh, xác định
cấu trúc, tính chất cơ lý – hoá, công nghệ và thiết bị kéo sợi-dệt-hoàn tất mặt

hàng từ các giống bông mới” do PGS-.PTS Nguyễn Thị Báu chủ trì; luận văn
Thạc sỹ khoa học (2004) "So sánh sự tương quan giữa các đặc trưng độ chín,
độ mảnh của xơ bông Việt Nam và xơ bông ngoại nhập đo bằng phương pháp
cổ điển và phương pháp hiện đại" do Trần Thu Dung thực hiện; luận văn Thạc

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


15

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

sỹ khoa học (2005) "Nghiên cứu cấu tạo và thành phần hóa học của một số
mẫu bông xơ sản xuất ở nước ta" do Cao Hữu Hiếu thực hiện; đề tài cấp bộ
công thương (2006) "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số đặc trưng cấu tạo và
tính chất của bông Việt Nam trong niên vụ 2005-2006 đến quá trình xử lý hóa
học của xơ bông" do Ths. Trần Minh và KS. Trần Thị Mỹ Hải thực hiện... v.v
nhưng các tác giả chủ yếu tập trung vào nghiên cứu thành phần hóa học, độ
trùng hợp (DP), khối lượng phân tử, phân tích một số đặc điểm về cấu trúc
hình thái, cấu tạo và tính chất sử dụng, về cấu trúc tinh thể mới chỉ dừng lại ở
việc xác định BM, tỷ lệ tinh thể, khoảng cách giữa các mạng tinh thể và chưa
đi vào nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc tinh thể và các đặc trưng cơ lý
của xơ bông, trong đề tài này chúng tôi muốn tiếp nối và tập trung vào khảo
sát mối quan hệ trên.
1.2 Các vấn đề liên quan đến cấu trúc xơ bông
1.2.1 Nguồn gốc

Bông là xơ thiên nhiên có nguồn gốc thực vật, thu được từ quả cây bông,
được dựng phổ biến trong ngành dệt từ lâu đời. Theo các tài liệu khảo cổ học
thì bông đó được sử dụng làm sợi dệt ở ấn Độ cách đây 5000 năm. Cây bông
thuộc họ Malvacae, là loại cây ưa nắng ấm và cần nhiều ánh sáng để phát
triển. Từ khi gieo hạt đến khi bông chín tùy theo giống cây bông cần từ 90
đến 200 ngày nắng ấm. Có hai loài bông thích hợp với kỹ thuật kéo sợi là
bông Hải đảo (Gossipium barbadence) và bông lục địa (Gossipium hirsitum),
ngoài ra còn có bông cá (Gossipium arboreum)và bông Gossipium herbaceum
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển sau khi trổ hoa và kết quả, xơ
bông non mọc từ hạt của quả, mỗi xơ bông là một tế bào hình ống có đầu
khép kín. Các chùm xơ mọc quanh hạt bông làm chức năng bảo vệ khi hạt còn
non và phát tán hạt theo chiều gió khi quả bông đó chín, mảnh vỏ được mở ra.
Mỗi xơ bông tự dài hay ngắn đều chỉ cấu tạo từ một tế bào hình ống có thành

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


16

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

máng bên trong chứa đầy nguyên sinh chất và trải qua hai thời kỳ phát triển:
Thời kỳ đầu xơ phát triển theo chiều dài khoảng 20- 40 ngày; thời kỳ sau 2030 ngày phát triển bề dầy. Nguyên sinh chất làm chức năng phát triển các
mạch phân tử xenlulô vào bên trong làm cho thành xơ ngày càng dầy thêm
lên. Các tế bào (tức xơ bông) tuy cùng trên một hạt nhưng phát triển không
đều. Khi quả bông chín, xơ có chiều dài và bề dầy không giống nhau, tuy đều

có dạng dải dẹt nhưng độ xoắn tự nhiên cũng khác nhau. Phần chất nguyên
sinh ở dạng lỏng có trong lõi xơ khi xơ chín, sẽ khô đi trở thành những rãnh
hẹp tạo cho xơ có độ xoắn tự nhiên. Xơ càng chín kỹ thì rãnh chứa chất
nguyên sinh càng hẹp, lượng chất nguyên sinh càng ít và thành xơ càng dầy.
Bởi vậy độ chín của xơ bông thể hiện tỷ lệ giữa kích thước bề dầy của thành
xơ và đường kính xơ, cũng như độ xoắn tự nhiên của xơ nhiều hay ít.
Tùy theo giống và điều kiện trồng trọt mà chất lượng của xơ bông có khác
nhau. Chẳng hạn bông Hải đảo có chiều dài từ (25,4÷ 63,5) mm, độ mảnh rất
cao (0,13 ÷ 0,15 tex) độ bền đứt (30 ÷ 38cN/tex), còn bông lục địa có chiều
dài chỉ từ (12,7÷33,3) mm, độ mảnh từ 0,16 ÷ 0,22 tex và độ bền đứt từ 25 ÷
30cN/tex. Độ giãn đứt trung bình của xơ bông là 7÷ 8%, khối lượng riêng là
1,52÷1,53g/cm3. Ở điều kiện tiêu chuẩn (20 ± 20C, độ ẩm tương đối của
không khí là 65 ± 3%) hàm ẩm của xơ bông là 8 ÷ 8,5%, trong không khí có
độ ẩm cao hơn thì chỉ tiêu này có thể đạt đến 11 ÷ 12% .
1.2.2 Hình thái và cấu trúc vật lý của xơ bông.
Các công trình nghiên cứu về hình thái học và cấu trúc vật lý của xơ bông
khá phong phú. Trong các tài liệu các tác giả đều cho rằng mỗi xơ bông là
một tế bào đơn, có hình dải dẹt, có nhiều nếp xoắn, đầu gắn với hạt nhẵn, còn
đầu kia khép kín và nhọn. Tiết diện ngang của xơ có hình hạt đậu, trong lõi có
một rãnh nhỏ. Các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của xơ bông là: độ bền, độ
giãn dài, độ dài, độ đều theo chiều dài, độ chín, độ mảnh, hàm lượng tạp chất
Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


17

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

và một vài chỉ tiêu khác nữa. Những loại xơ bông có độ dài cao thường có độ
mảnh cao. Hình 1.2 sau đây thể hiện rõ các cấu trúc hình thái của xơ bông:
hình 1.2 a- xơ bông chưa chín hay xơ chết, thành xơ máng; hình 1.2b- xơ
bông chín vừa, tiết diện có hình hạt đậu; hình 1.2c- xơ bông chín kỹ, tiết diện
gần tròn, thành dầy, rãnh trong lõi xơ nhỏ, nhiều nếp xoắn; hình 1.2d- xơ
bông với độ chín khác nhau; hình 1.2e- hình thái xoắn tự nhiên của xơ bông;
hình 1.2g- mặt cắt ngang của xơ bông đã chín; hình 1.2h- Các đường xoắn ốc
ngược chiều trong xơ bông

e
d

g

g

h

f
Hình 1.2- Hình thái cấu trúc của xơ bông

Xơ bông bao gồm lớp biểu bì, lớp thành thứ nhất, lớp thành thứ hai và
lumen, xơ phát triển đến gần hết chiều dài của nó ở dạng rãnh rỗng, sau đó lớp
thành thứ hai mới bắt đầu thành hình.
Lớp biểu bì là một lớp màng dạng sáp bao phủ lên lớp thành thứ nhất hay
lớp vỏ ngoài. Lớp thành thứ hai gồm rất nhiều lớp xenlulô, các lớp xenlulô
tạo thành vào ban đêm có mật độ khác với các lớp xenlulô tạo thành ban

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


18

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

ngày, điều này làm xơ phát triển có hình dạng giống cái nhẫn, ta có thể nhìn
thấy trên mặt cắt ngang của xơ. Các lớp xenlulô bao gồm các thớ, đây chính
là các bó chuỗi xenlulô được sắp xếp thành đường xoắn ốc, các đường xoắn
ốc này đôi khi ngược hướng nhau. Các đường xoắn ốc ngược chiều nhau tạo
cho xơ có những nếp cuộn, điều này ảnh hưởng đến độ phục hồi co giãn và độ
giãn dài của xơ. Những chỗ này cũng giảm bền khoảng 15 đến 30% so với
phần còn lại của lớp thành thứ hai. Xenlulô được tạo thành hàng ngày trong
vòng từ 20 đến 30 ngày cho đến khi trong xơ chín, ống xơ hầu như đã rắn
chắc. Rãnh ở giữa là nơi chất dinh dưỡng được vận chuyển để nuôi dưỡng xơ.
Khi xơ chín, các chất dinh dưỡng trong rãnh giữa bị khô đi và có thể biến
thành vùng mầu sẫm, vùng này có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi. Các nếp
cuộn có dạng xoắn như vỏ đỗ, đặc trưng cho bông, khi xơ chín, quả nang mở
ra, chúng được khô dần và ống ở giữa đổ xuống. Các đường xoắn ốc ngược
chiều ở lớp thành thứ hai tạo cho xơ có độ xoắn. Độ xoắn tạo cho xơ có độ
nhún tự nhiên, giúp xơ có thể bám vào các xơ khác. Do đó mặc dù có chiều
dài ngắn, nhưng bông vẫn có thể được kéo thành sợi một cách dễ dàng. Tuy
nhiên các chỗ vặn có thể bắt bẩn, đòi hỏi làm sạch tích cực mới khử được bẩn.
Bông xơ dài có khoảng 300 lần xoắn/inch, bông xơ ngắn có khoảng 200 lần
xoắn/ inch.

Nghiên cứu về cấu trúc vi mô của xơ bông các tác giả thống nhất rằng: trong
xơ các đại phân tử xenlulô (hay mạch xenlulô) không nằm riêng rẽ mà kết hợp
với nhau thành từng chùm, nhiều chùm hợp thành các thớ sợi (hình 1.3d). Theo
tiết diện ngang các thớ sợi nằm thành các lớp đồng tâm (xem hình 1.3a), các
lớp này chính là các vòng sinh trưởng của xơ có tới 40 vòng trưởng thành như
vậy, ứng với quá trình tổng hợp xenlulô và tăng dần bề dầy từ ngoài vào trong
lõi xơ. Các lớp đại phân tử xenlulô này khác nhau về độ dày (hình 1.3b,c), cách

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


19

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

sắp xếp và độ định hướng dọc theo trục xơ, và được chia làm hai thành: thành
bậc nhất hay thành sơ cấp và thành bậc hai hay thành thứ cấp.
Thành bậc nhất được tạo thành trước là một lớp mỏng (0,1 ÷ 0,2µm) làm
nhiệm vụ che trở cho thân xơ. Đặc điểm của thành bậc nhất là các mạch
xenlulô sắp xếp kém trật tự, kém định hướng so với trục xơ, hàm lượng
xenlulô thấp (chỉ chiếm 54%), các tạp chất thiên nhiên như sáp bông, chất béo
và chất péctin nằm chủ yếu ở thành này.
Thành bậc hai nằm tiếp sau thành bậc nhất, là phần chính của thân xơ được
chia làm 3 lớp: lớp ngoài (S1), lớp giữa (S2) và lớp trong (S3). Lớp ngoài
mỏng (0,2 ÷ 0,3µm) nằm tiếp giáp với thành bậc nhất, nhưng các chùm mạch
xenlulô nằm tương đối trật tự hơn theo kiểu xoắn ốc, góc nghiêng của các thớ

sợi so với trục xơ khoảng 20 – 350. Lớp giữa (S2) là lớp chủ yếu của thành
bậc hai với độ dày đến 1µm hoặc hơn nữa. ở lớp này các chùm đại phân tử
xenlulô sắp xếp tương đối trật tự và định hướng cao hơn các trục xơ, độ lệch
với trục xơ là 20 – 300. Hướng của các thớ sợi ở hai lớp này ngược chiều
nhau: hướng của lớp S1 đi theo hình chữ S, còn hướng của lớp S2 đi theo hình
chữ Z. Lớp trong của thành bậc hai (S3) với độ dày chỉ đạt 0,1µm, có cấu trúc
tương tự như lớp S1, nằm tiếp xúc với rãnh của lõi xơ.
Phần rãnh (Lumen): Khi đang sinh trưởng và phát triển xơ bông bị căng ra
do áp lực của dung dịch chất dinh dưỡng và nguyên sinh chất bên trong lõi
xơ. Khi xơ già, chín và chết, dung dịch này khô đi để lại rãnh trống dọc theo
tâm xơ, rãnh này gọi là lumen. Kích thước của lumen phụ thuộc vào độ chín
của xơ. Xơ càng chín thì rãnh càng hẹp, lượng nguyên sinh chất còn lại càng
ít. Nghiên cứu về cấu trúc của xơ bông người ta còn thấy rằng xơ bông chín có
thành bậc hai dầy và số nếp xoắn trên một đơn vị chiều dài cao hơn xơ chưa
chín. Xơ chưa chín là những xơ có thành bậc hai mỏng hơn do quá trình sinh
trưởng của chúng bị hạn chế và được gọi chung là xơ chết, về cơ bản những xơ
Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


20

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

này mới chỉ có thành bậc nhất. Do đó những xơ chết và xơ chưa chín có độ đàn
hồi cao hơn nên trong quá trình kéo sợi và dệt chúng dễ tạo thành các chùm xơ
rối nhỏ, được gọi là điểm kết. Thành bậc hai của những xơ chết mỏng, làm cho

chúng mờ đục, có màu nhạt hơn khi nhuộm so với những xơ chín. Những xơ
chết gần như không nhuộm màu. Vì vậy những loại vải bông xấu chứa những
điểm kết nhuộm màu nhạt hơn trên mặt vải. Từ bản chất của hiện tượng này
cho thấy độ chín của xơ bông là một chỉ tiêu không kém phần quan trọng, ảnh
hưởng trực tiếp đến chất lượng cuối cùng của sản phẩm.
Bằng phương pháp hiển vi điện tử người ta đã đi đến kết luận rằng xơ bông
không phải là một khối đặc, mà ngược lại nó là vật liệu xốp. Giữa các chùm đại
phân tử xenlulô, các vi thớ và các thớ sợi là một hệ thống mao quản có đường
kính 1 ÷ 100nm. Thể tích các mao quản này chiếm tới 31 ÷ 41% thể tích chung
của xơ. Diện tích riêng của xơ bông khô là 19m2/g (bao gồm diện tích mặt
ngoài và diện tích các thành mao quản trong xơ), còn ở trạng thái ướt, khi xơ
trương nở mạnh thì diện tích này đạt tới 100 ÷ 200m2/g. Trong các mao quản
này chứa đầy không khí, khử phần không khí này ra khỏi xơ không dễ dàng, và
đây là một trong những nguyên nhân làm cho xơ bông khó thấm nước và các
dung dịch hoá chất.

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


21

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

a - Vòng phát triển của xơ; b, c - Vị trí của các thớ sợi ở thành bậc nhất
và các lớp của thành bậc hai; d - ảnh hiển vi điện tử của các thớ sợi ở xơ
bông.

Hình 1.3- Cấu trúc vi mô của xơ bông

Hình ảnh qua kính hiển vi điện tử của lớp thành thứ hai cho thấy các thớ xơ
dầy khoảng 20 nm và rất bền với các tác động cơ học. Tuy nhiên có thể nhìn
thấy một số thớ được chia thành các thớ nhỏ hơn với bề dầy khoảng 5 nm. Sự
kết hợp nhau lại để tạo thành thớ lớn cũng xảy ra tạo nên các bó thớ xơ dầy
khoảng 200 nm, các bó thớ xơ này có thể nhìn thấy qua kính hiển vi thông
thường.
Các xơ được sắp xếp thành nhóm tuỳ theo thành phần hoá học của chúng.
Các xơ có thành phần hoá học tương tự nhau được xếp vào trong cùng một
nhóm đặc trưng. Các tính chất của xơ trong một nhóm đặc trưng sẽ khác so
với các xơ ở trong nhóm khác.
Xơ bao gồm hàng triệu chuỗi phân tử dài. Sự trùng hợp là quá trình liên kết
các phân tử nhỏ - phân tử đơn - hợp thành dạng chuỗi dài hay còn gọi là
polymer hóa. Chiều dài của polymer phụ thuộc vào số lượng các phân tử liên
kết thành chuỗi. Chiều dài này được thể hiện là mức độ trùng hợp. Chuỗi
phân tử dài cho thấy mức độ trùng hợp cao và độ bền xơ cao. Chuỗi phân tử
rất nhỏ, ngay cả khi nhìn qua kính hiển vi cũng khó có thể nhìn thấy.
Chiều dài chuỗi phân tử cũng có thể được thể hiện bằng khối lượng phân
tử, đây là một trong những đặc trưng cấu trúc có ảnh hưởng đến tính chất của
xơ như độ bền và khả năng duỗi thẳng. Xơ có chuỗi dài hoặc khối lượng phân
tử lớn thì bền hơn và khó tách rời hơn là xơ có chuỗi phân tử ngắn hoặc khối
lượng phân tử thấp hơn.

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009


22

LuËn v¨n cao häc

NguyÔn H÷u §«ng

Tuỳ thuộc vào từng loại xơ, chuỗi phân tử sẽ có hình dạng khác nhau. Nếu
chuỗi phân tử trong xơ được sắp xếp ngẫu nhiên không theo tổ chức thì chúng
thuộc dạng không định hình. Nếu các chuỗi phân tử được sắp xếp song song
có tổ chức với nhau, chúng ở dạng kết tinh. Các chuỗi phân tử song song với
nhau và với trục dọc của xơ thì được gọi là có định hướng theo chiều trục xơ.
Nhiều tài liệu nghiên cứu về xơ bông cho biết xơ bông có cấu trúc hai pha:
pha tinh thể và pha vô định hình. Dựa vào ảnh nhiễu xạ tia X người ta đã xác
định được các vùng tinh thể của xơ bông có kích thước 50nm. Còn khi nghiên
cứu ảnh chụp bằng hiển vi điện tử người ta khẳng định rằng kích thước trung
bình của các vùng tinh thể của xơ bông là 40nm. Mặt khác khi nghiên cứu ảnh
chụp bằng tia X còn cho thấy có khoảng 30% các mạch xenlulô không nằm
trong miền tinh thể, nghĩa là có khoảng 30% thể tích của xơ có cấu trúc vô
định hình. Vì mạch đại phân tử của xenlulô bông khá dài nên mỗi đại phân tử
có thể vừa nằm trong miền tinh thể, lại vừa nằm trong miền vô định hình.
Ở những vùng các mạch đại phân tử xenlulô của xơ bông sắp xếp trật tự, nằm
kết bó chặt với nhau và có độ định hướng cao với trục xơ, ngoài việc hình thành
cấu trúc tinh thể, các mối liên kết hydro cũng có điều kiện thực hiện, làm cho độ
bền của xơ tăng lên. Bằng nghiên cứu quang phổ hồng ngoại người ta đã xác định
rằng ở những vùng các mạch xenlulo sắp xếp trật tự có 58÷60% các nhóm
hydroxyl của mỗi mạch tham gia vào liên kết hydro với các mạch bên cạnh.

Hình 1.4 a - vùng vô định hình; b - vùng kết tinh nhưng không định hướng;

Ngành CN VL Dệt - May

Khóa 2007- 2009