Công nghệ sản xuất sợi polyme

Mục lụ

I. MỞ ĐẦU...............................................................................................................5
1.1. Giới thiệu về công nghệ sản xuất sợi polyme......................................5
1.2. Lịch sử các loại sợi polyme..................................................................7
1.3. Khái quát về công nghệ sản xuất sợi polyme.....................................10
II. NỘI DUNG.........................................................................................................11
2.1. Khái niệm polyme..............................................................................11
2.2. Các loại sợi polyme và ứng dụng.......................................................11
2.2.1. Sợi bông – cotton......................................................................12
2.2.2. Sợi len – wool...........................................................................13
2.2.3. Lụa – Tơ tằm.............................................................................13
2.2.4. Polyester (PES).........................................................................14
2.2.5. Elastane (EL) – Spandex...........................................................14
2.2.6. Polyamide (PA) – Nylon...........................................................15
2.2.7. Polypropylen (PP).....................................................................15
2.2.8. Acetate (CA).............................................................................16
2.2.9. Polyetylen (PE).........................................................................16
2.2.10. Viscose (CV) – Rayon............................................................16
2.2.11. Sợi CM / Sợi CD.....................................................................17
2.2.12. Sợi TCM / Sợi TCD (Tetron cotton).......................................17
2.2.13. Sợi CVC (Chief Value of Cotton)...........................................17
2.2.14. Sợi TR (Tetron Rayon)............................................................17
2.2.15. Sợi Đặc Biệt............................................................................17
1


2.3. Công nghệ sản xuất sợi polyme.........................................................18
2.4. Tìm hiểu vật liệu cốt sợi polyme........................................................22
III. KẾT LUẬN.......................................................................................................25

2


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] "New Chemical Substance" . The New York Times. February 6, 1909..
[2] 50 years of reinforced plastic boats, George Marsh, 8 October 2006.
[3] Notable Progress – the use of plastics, Evening Post, Wellington, New
Zealand, Volume CXXVIII, Issue 31, 5 August 1939, Page 28.
[4] Car of the future in plastics, The Mercury (Hobart, Tasmania), Monday
27 May 1946, page 16.
[5] "Post war automobile". Bradford Daily Record. March 28, 1941.
[6] History of Recent Science & Technology..
[7] PAC, 1996, 68, 2287. (Glossary of basic terms in polymer science
(IUPAC Recommendations 1996)) on page 2289.
[8] PAC, 1996, 68, 2287. (Glossary of basic terms in polymer science
(IUPAC Recommendations 1996)) on page 2289.
[9] Jensen, William B. (2008). “Ask the Historian: The origin of the
polymer concept”.
[10] Allcock, Harry R.; Lampe, Frederick W.; Mark, James E. (2003).
Contemporary Polymer Chemistry (ấn bản 3).

3


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. Máy bay Fairchild F-46......................................................................8
Hình 2. Khải quát về công nghệ sản xuất sợi polyme...................................10
Hình 3. Một số loại sợi polyme.....................................................................12
Hình 4. Công nghệ sản xuất sợi polyme.......................................................18
Hình 5. Giai đoạn tạo sợi..............................................................................19

Hình 6. Giai đoạn dệt....................................................................................20
Hình 7. Tráng màng vải.................................................................................21
Hình 8. In ấn..................................................................................................21
Hình 9. Cắt và đóng gói sản phẩm................................................................21
Hình 10. Mô hình nhà màng nuôi tôm sử dụng vật liệu cốt sợi Polyme.......23
Hình 11. Sử dụng vật liệu cốt sợi Polyme cho tuổi thọ công trình cao, lại
thân thiện với môi trường.

2

Y

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Biểu đồ 1. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng polyme
sinh học trong công nghiệp thực phẩm theo thời gian..................................26

4


I. MỞ ĐẦU
I.1. Giới thiệu về công nghệ sản xuất sợi polyme
Từ lâu, nền kinh tế tuần hoàn trong ngành thời trang đã hướng đến việc tái
chế nguyên liệu đầu vào. Nguyên vật liệu thô rất đa dạng, từ bông, lông cừu đến
sợi polyester tổng hợp từ dầu hỏa, những vật liệu này được sản xuất từ nhiều
nguồn khác nhau, từ quần áo cũ đến chai nhựa đã qua sử dụng. Sợi polyester tái
chế chủ yếu từ chai nước đã qua sử dụng, được rửa sạch rồi cắt thành những miếng
nhỏ để đưa vào quá trình nung nóng rồi kéo thành sợi.
Ngày nay, sợi polyester chiếm đến 55% tổng lượng sợi sử dụng trong ngành
công nghiệp thời trang, vì vậy không ngạc nhiên khi nhu cầu sợi tái chế sản xuất từ
hạt nhựa lại lớn trong thời đại mọi hành động đều hướng đến giảm phát thải carbon

và tái sử dụng tài nguyên.
Ngành công nghiệp lọc hóa dầu phát triển đã tạo ra nhiều loại polymer với
những ứng dụng khác nhau trong đời sống, trong đó sợi polyester là một điển hình
thành công khi đánh bại vị thế thống trị của sợi cotton vào những năm cuối thế kỷ
XX. Năm 1990, sợi cotton chiếm hơn 60% sản lượng sợi toàn cầu trong khi sợi
polyester chỉ chiếm khoảng 15%. Chỉ 17 năm sau, tình thế này đảo ngược hoàn
toàn khi sợi polyester chiếm tỉ trọng lớn nhất (hơn 50% tổng sản lượng) và đẩy lùi
tỉ lệ sử dụng sợi cotton xuống một nửa. Textile Exchange cho biết trong năm 2017,
sợi polyester tái chế chiếm khoảng 14% trong tổng tiêu thụ sợi polyester toàn cầu.
Tuy nhiên, con số thực tế có thể thấp hơn, cho thấy tiềm năng còn lớn đối với sản
phẩm này.
Để phục vụ cho xu hướng tiêu dùng xanh, các nhà thương hiệu thời trang
lớn đang gia tăng tỉ trọng vật liệu tái chế trong sản phẩm của mình. Trong khi
Decathlon và Adidas kỳ vọng tăng tỉ trọng sợi tái chế lên 100% trong 2-5 năm tới
tại một số thị trường, thì Puma và Nike cũng đang gia tăng tỉ lệ vật liệu bền vững
trong sản phẩm của Công ty.

5


“Quy trình sản xuất sợi tái chế cũng tương tự như sản xuất sợi nguyên sinh.
Tuy nhiên, vì sử dụng nguyên liệu tái chế nên việc sản xuất khó hơn”, bà Nguyễn
Phương Chi, Giám đốc bộ phận phát triển chiến lược của Sợi Thế Kỷ, cho biết. Từ
8 khách hàng ban đầu, số lượng khách hàng của Sợi Thế Kỷ đã tăng gấp 10 lần sau
3 năm, trong khi tỉ lệ doanh thu sợi tái chế của Công ty đã tăng từ 6% lên 32%.
“Chúng tôi dự đoán tỉ lệ này sẽ tăng nhanh hơn trong những năm tới khi các
thương hiệu lớn đang tăng tỉ trọng sợi tái chế trong tổng lượng sợi sử dụng”, bà
Chi nhận định.
“Ngành công nghiệp thời trang và dệt may có thể đóng vai trò dẫn đầu trong
việc đạt được các mục tiêu quốc tế hướng tới một hành tinh khỏe mạnh và thịnh

vượng”, European Clothing Action Plan đặt nhiều hy vọng vào ngành công nghiệp
đang sử dụng 60-75 triệu người trên khắp các châu lục.
Có lẽ đã đến lúc các nhà sản xuất Việt Nam tiếp bước Sợi Thế Kỷ tham gia
vào việc tạo dựng chuỗi sản xuất tuần hoàn này. Để cùng nỗ lực tiến xa của đất
nước nhóm chúng em đã nghiên cứu và học hỏi về quá trình sản xuất sợi polymer
để ứng dụng vào sản xuất sợi thân thiện với môi trường “Việt Nam là một đất nước
nông nghiệp rất nhiều rơm rạ, từ đó chúng em sẽ nghiên cứu sản xuất sợi polymer
từ nguồn nguyên liệu này. Và các sợi sen, sợi tre, sợi cafe đang được nghiên cứu và
ứng dụng”.

6


I.2. Lịch sử các loại sợi polyme
Bakelite là sợi nhựa gia cố đầu tiên. Leo Baekeland ban đầu đã tìm ra một
sự thay thế cho shellac (được tạo ra từ sự bài tiết của bọ cánh cứng). Các nhà hóa
học đã bắt đầu nhận ra rằng nhiều loại nhựa tự nhiên và sợi là polyme, và
Baekeland đã nghiên cứu phản ứng của phenol và formaldehyde. Ông lần đầu tiên
sản xuất một vỏ bọc phenol-formaldehyde hòa tan được gọi là “Novolak” mà
không bao giờ trở thành một thành công của thị trường, sau đó chuyển sang phát
triển một chất kết dính cho amiăng , tại thời điểm đó, được đúc bằng cao su. Bằng
cách kiểm soát áp suất và nhiệt độ được áp dụng cho phenol và formaldehyde ,
ông đã tìm thấy vào năm 1905, ông có thể sản xuất vật liệu cứng có thể mơ ước
của mình (đầu tiên trên thế giới) nhựa tổng hợp ): bakelite. Ông đã công bố phát
minh của mình tại một cuộc họp của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ vào ngày 5 tháng
2 năm 1909.[ CITATION New \l 1033 ]
Sự phát triển của sợi nhựa gia cố cho sử dụng thương mại đã được nghiên
cứu rộng rãi trong những năm 1930. Ở Anh , nghiên cứu đáng kể được thực hiện
bởi những người tiên phong như Norman de Bruyne . Nó đặc biệt quan tâm đến
ngành hàng không. [6]

Sản xuất hàng loạt sợi thủy tinh được phát hiện vào năm 1932 khi trò chơi
Slayter , một nhà nghiên cứu tại Owens-Illinois vô tình chỉ đạo một luồng khí nén
tại một dòng thủy tinh nóng chảy và sản xuất sợi. Bằng sáng chế cho phương pháp
sản xuất len thủy tinh này lần đầu tiên được áp dụng vào năm 1933. Owens tham
gia với công ty Corning vào năm 1935 và phương pháp đã được Owens Corning
điều chỉnh để sản xuất “fibreglas” đã được cấp bằng sáng chế (năm 1936) Ban đầu,
fibreglas là một sợi thủy tinh với các sợi hấp thụ rất nhiều khí, làm cho nó hữu ích
như một chất cách điện, đặc biệt là ở nhiệt độ cao.
Một loại nhựa phù hợp để kết hợp “fibreglas” với một loại nhựa để sản xuất
vật liệu composite, được phát triển vào năm 1936 bởi du Pont . Tổ tiên đầu tiên
của các loại nhựa polyester hiện đại là nhựa của Cyanamid năm 1942. Các hệ
thống xử lý Peroxide đã được sử dụng bởi sau đó [ CITATION 50y \l 1033 ]. Với
sự kết hợp giữa fibreglas và nhựa, hàm lượng khí của vật liệu được thay thế bằng
7
Hình 1. Máy bay Fairchild F-46.


nhựa. Điều này làm giảm tính chất cách nhiệt thành các giá trị điển hình của nhựa,
nhưng bây giờ là lần đầu tiên hỗn hợp cho thấy sức mạnh lớn và hứa hẹn như là
một vật liệu kết cấu và xây dựng. Một cách phức tạp, nhiều vật liệu tổng hợp sợi
thủy tinh tiếp tục được gọi là “ sợi thủy tinh ” (Như một tên chung) và tên cũng

được sử dụng cho sản phẩm len thủy tinh có mật độ thấp có chứa khí thay vì nhựa.
Ray Greene của Owens Corning được cho là đã sản xuất chiếc thuyền
composite đầu tiên vào năm 1937, nhưng không tiến xa hơn vào thời điểm đó do
tính chất dẻo dai của nhựa được sử dụng. Năm 1939, Nga được cho là đã chế tạo
một chiếc thuyền chở khách bằng vật liệu nhựa, và Hoa Kỳ là thân máy bay và
cánh của một chiếc máy bay[ CITATION Not \l 1033 ]. Chiếc xe đầu tiên có thân
bằng sợi thủy tinh là chiếc Stout Scarab năm 1946 . Chỉ một trong những mô hình
này được xây dựng. [ CITATION Car \l 1033 ] Các nguyên mẫu Ford năm 1941

có thể là chiếc xe nhựa đầu tiên, nhưng có một số bất ổn xung quanh các vật liệu
sử dụng như nó đã bị phá hủy ngay sau đó. [ CITATION Pos \l 1033 ]
Chiếc máy bay nhựa được gia cố bằng sợi quang đầu tiên là chiếc Fairchild
F-46 , được bay đầu tiên vào ngày 12 tháng 5 năm 1937, hoặc chiếc máy bay nhựa
Bennett được chế tạo tại California. Một thân máy bay sợi thủy tinh được sử dụng
trên một chiếc Vultee BT-13A đã sửa đổi được chỉ định XBT-16 tại Wright
Field vào cuối năm 1942. Năm 1943, các thí nghiệm tiếp theo được thực hiện. ,
một chiếc Vultee BT-15 , với thân máy bay GFRP, được chỉ định là XBT-19, được
bay vào năm 1944. Một sự phát triển đáng kể trong công cụ cho các thành phần
GFRP đã được thực hiện bởi Tổng công ty Hàng không Cộng hòa vào năm 1943. [
CITATION His \l 1033 ]
Sản xuất sợi carbon bắt đầu vào cuối những năm 1950 và được sử dụng,
mặc dù không rộng rãi, trong ngành công nghiệp Anh bắt đầu vào đầu những năm
8


1960. Sợi Aramid được sản xuất trong khoảng thời gian này, xuất hiện lần đầu tiên
dưới thương hiệu Nomex của DuPont . Ngày nay, mỗi loại sợi này được sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp cho bất kỳ ứng dụng nào yêu cầu chất dẻo có cường độ
cụ thể hoặc chất lượng đàn hồi. Sợi thủy tinh là phổ biến nhất trên tất cả các ngành
công nghiệp, mặc dù vật liệu tổng hợp sợi carbon và sợi carbon-aramid được tìm
thấy rộng rãi trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô và thể thao tốt. Ba loại
này ( kính , cacbon và aramid ) tiếp tục là các loại sợi quan trọng được sử dụng
trong FRP.
Sản xuất polymer toàn cầu trên quy mô hiện nay bắt đầu vào giữa thế kỷ 20,
khi chi phí vật liệu và sản xuất thấp, công nghệ sản xuất mới và các loại sản phẩm
mới kết hợp để sản xuất polymer kinh tế. Ngành công nghiệp cuối cùng đã trưởng
thành vào cuối những năm 1970 khi sản xuất polymer thế giới vượt qua sản
xuất thép , làm cho các loại polyme trở thành vật liệu phổ biến hiện nay. Sợi nhựa
gia cố là một khía cạnh quan trọng của ngành công nghiệp này ngay từ đầu.

9


I.3. Khái quát về công nghệ sản xuất sợi polyme
Hiện nay ta đang ứng dụng vá sản xuất rất nhiều các loại sợi polyme trong
công nghiệp ( VD: sợi thủy tinh, sợi Polyamide, sợi sen……..). Các loại sợi được
sử dụng rất nhiều trong ngành công nghiệp may mặc.

Hình 2. Khải quát về công nghệ sản xuất sợi
polyme.

Polymer chips: Hạt polime

Feed hopper: Phễu đựng và tiếp vật liệu vào máy nén
Melter/ extruder: Gia nhiệt
Spinneret: Thiết bị tạo sợi
Cold air: Không khí lạnh
Melt Spinning: Vừa quay vừa gia nhiệt
Bobbin: Con suốt
Stretching: Sự vuốt dài, chuốt
Twisting and winding: Cuộn xoáy trôn ốc

10


II. NỘI DUNG
II.1. Khái niệm polyme
Polyme (tiếng Anh: "polymer") là khái niệm được dùng cho các hợp chất
giàu phân tử (hợp chất có khối lượng phân tử lớn và trong cấu trúc của chúng có sự

lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản). Các phân tử tương tự nhưng có
khối lượng thấp hơn được gọi là các oligome.
Tên gọi polyme xuất phát từ tiếng Hy Lạp, πoλvς, polus, 'nhiều' và μερος,
meros, 'phần', nghĩa là các phân tử lớn được tạo thành từ sự lặp lại của nhiều phân
tử con.[ CITATION PAC \l 1033 ] Các đơn vị tạo ra polyme có nguồn gốc từ các
phân tử (thực hoặc ảo) có khối lượng phân tử tương đối thấp.[ CITATION PAC1 \l
1033 ] Thuật ngữ này được Jöns Jacob Berzelius đặt ra vào năm 1833, mặc dù ông
có một định nghĩa khác biệt với các định nghĩa IUPAC hiện đại.[ CITATION Jen \l
1033 ] Các khái niệm hiện đại của polyme như là cấu trúc phân tử đồng hóa trị
ngoại quan đã được Hermann Staudinger đề xuất vào năm 1920. Ông là người đã
trải qua thập kỷ tiếp theo tìm kiếm bằng chứng thực nghiệm cho giả thuyết này.
[ CITATION All \l 1033 ]
Polyme được sử dụng phổ biến trong thực tế với tên gọi là nhựa, nhưng
polyme bao gồm 2 lớp chính là polyme thiên nhiên và polyme nhân tạo. Các
polyme hữu cơ như protein (ví dụ như tóc, da, và một phần của xương) và axít
nucleic đóng vai trò chủ yếu trong quá trình tổng hợp polyme hữu cơ. Có rất nhiều
dạng polyme thiên nhiên tồn tại chẳng hạn xenlulo (thành phần chính
của gỗ và giấy).
Tính chất của polyme
Đa số các polime là chất rắn, không bay hơi, nhiệt độ nóng chảy không xác
định.
Hầu hết các polime không tan trong dung môi thông thường, chỉ tan trong
dung môi thích hợp.
Các polime có đặc tính khác nhau về tính dẻo, tính đàn hồi, độ dai, độ giòn,
tính dẫn điện, dẫn nhiệt...
II.2. Các loại sợi polyme và ứng dụng
11


Hình 3. Một số loại sợi polyme.

II.2.1.Sợi bông – cotton
Sợi bông được làm từ cây sợi bông – một giống cây trồng rất lâu đời. Trong
ngành may mặc và chế biến người ta phân biệt các loại bông trước tiên theo chiều
dài của sợi, sau đó đến mùi, màu và độ sạch của cuộn sợi.
Sợi bông càng dài thì càng có chất lượng cao.
Sợi bông là loại sợi thiên nhiên có khả năng hút/ thấm nước rất cao; sợi bông
có thể thấm nước đến 65% so với trọng lượng. Sợi bông có khuynh hướng dính
bẩn và dính dầu mỡ, dù vậy có thể giặt sạch được. Sợi bông thân thiện với da
người (không làm ngứa) và không tạo ra các nguy cơ dị ứng việc khiến cho sợi
bông trở thành nguyên liệu quan trọng trong ngành dệt may.
Sợi bông không hòa tan trong nước, khi ẩm hoặc ướt sẽ dẻo dai hơn khi khô
ráo. Sợi bông bền đối với chất kềm, nhưng không bền đối với acid và có thể bị vi
sinh vật phân hủy. Dù vậy khả năng chịu được mối mọt và các côn trùng khác rất
cao. Sợi bông dễ cháy nhưng có thể nấu trong nước sôi để tiệt trùng.
12


Lãnh vực chính của sợi bông là việc ứng dụng trong ngành may mặc. Ngoài
ra, sợi bông còn được dùng làm thành phần trong các chất liệu tổng hợp
II.2.2. Sợi len – wool
Len hay sợi len là một loại sợi dệt thu được từ lông cừu và một số loài động
vật khác, như dê, lạc đà… Len cung cấp nguyên liệu để dệt, đan, chế tạo các loại
áo len là mặt hàng áo giữ ấm thông dụng trên thế giới, nhất là những nước có khí
hậu lạnh. Len có một số phụ phẩm có nguyền gốc từ tóc hoặc da lông, len có khả
năng đàn hồi và giữ không khí và giữ nhiệt tốt. Len bị đốt cháy ở nhiệt độ cao hơn
bông và một số sợi tổng hợp.
Người ta sản xuất len bằng dụng cụ quay các sợi lông cừu lại với nhau hay
bện lại thành một liên kết sợi. Chất lượng của len được xác định bởi đường kính
sợi, quá trình uốn, năng suất, màu sắc, và độ bền trong đó đường kính sợi là chất

lượng quan trọng nhất để xác định đặc tính và giá cả.
II.2.3. Lụa – Tơ tằm
Có 4 loại tơ tằm tự nhiên, tơ của tằm dâu là loại được sản xuất nhiều chiếm
95% sản lượng trên thế giới. Sợi tơ tằm được tôn vinh là "Nữ Hoàng” của ngành
dệt mặc dù sản lượng sợi tơ sản xuất ra thấp hơn nhiều so với các loại sợi khác
như: bông, đay, gai… nhưng nó vẫn chiếm vị trí quan trọng trong ngành dệt, nó tô
đậm màu sắc hàng đầu thế giới về mốt thời trang tơ tằm.
Đặc điểm chủ yếu của tơ là chiều dài tơ đơn và độ mảnh tơ. Sợi tơ có thể hút
ẩm, bị ảnh hưởng bởi nước nóng, axit, bazơ, muối kim loại, chất nhuộm màu. Mặt
cắt ngang sợi tơ có hình dạng tam giác với các góc tròn. Vì có hình dạng tam giác
nên ánh sáng có thể rọi vào ở nhiều góc độ khác nhau, sợi tơ có vẻ óng ánh tự
nhiên.
Lụa là một loại vải mịn, mỏng được dệt bằng tơ. Loại lụa tốt nhất được dệt
từ tơ tằm. Người cầm có thể cảm nhận được vẻ mịn và mượt mà của lụa không
giống như các loại vải dệt từ sợi nhân tạo. Quần áo bằng lụa rất thích hợp với thời
tiết nóng và hoạt động nhiều vì lụa dễ thấm mồ hôi. Quần áo lụa cũng thích hợp
cho thời tiết lạnh vì lụa dẫn nhiệt kém làm cho người mặc ấm hơn.

13


II.2.4. Polyester (PES)
Polyester là một loại sợi tổng hợp với thành phần cấu tạo đặc trưng là
ethylene (nguồn gốc từ dầu mỏ). Quá trình hóa học tạo ra các polyester hoàn chỉnh
được gọi là quá trình trùng hợp. Có bốn dạng sợi polyester cơ bản là sợi filament,
xơ, sợi thô, và fiberfill.
Polyester được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp để sản xuất các loại
sản phẩm như quần áo, đồ nội thất gia dụng, vải công nghiệp, vật liệu cách điện…
Sợi Polyester có nhiều ưu thế hơn khi so sánh với các loại sợi truyền thống là
không hút ẩm, nhưng hấp thụ dầu. Chính những đặc tính này làm cho Polyester trở

thành một loại vải hoàn hảo đối với những ứng dụng chống nước, chống bụi và
chống cháy. Khả năng hấp thụ thấp của Polyester giúp nó tự chống lại các vết bẩn
một cách tự nhiên. Vải Polyester không bị co khi giặt, chống nhăn và chống kéo
dãn. Nó cũng dễ dàng được nhuộm màu và không bị hủy hoại bởi nấm mốc. Vải
Polyester là vật liệu cách nhiệt hiệu quả, do đó nó được dung để sản xuất gối, chăn,
áo khoác ngoài và túi ngủ.
II.2.5. Elastane (EL) – Spandex
Elastane, vùng bắc Mỹ người ta gọi là Spandex, tại các quốc gia khác được
gọi là Elastane, là sợi nhân tạo. Elastane là một khối co-polymer bao gồm
Polyurethane và Polyethylene glycol. Urethane tạo thành các đoạn đơ, dãn xếp
thành hàng kết nối với nhau bằng lực valency để tạo thành loại sợi này.
Elastane có đặc tính là khả năng kéo dãn cao; từ 500 đến 700%, giữ hình
dạng lâu dài, ít thấm hơi ẩm, không tích điện, không tạo xơ hay thắt nút trên bề
mặt, nhẹ, trơn và dễ nhuộm. Loại sợi này có độ co dãn cao, tượng tự như cao su
nhưng chắc và bền hơn.
Với những đặc tính trên Elastane được dùng làm quần áo có độ co dãn cao
hoặc vừa vặn ôm lấy cơ thể. Các loại này thường là quần áo thể dục thể thao, quần
áo chống nắng, đồ lót, vớ tất, quần áo tắm… Để thoải mái hơn người ta thường
trộn lẫn sợi Elastane với các loại sợi khác (thí dụ 80% Polyamide (Nylon) và 20%
Elastane) để cho ra sản phẩm thích hợp.
14


II.2.6. Polyamide (PA) – Nylon
Nylon (hóa học: Polyhexamethylen adipin acid amide) là loại sợi nhân tạo
đầu tiên được sản xuất ra từ Carbon, nước và không khí.
Nhiều người cho rắng từ Nylon xuất phát từ N Y (New York) và Lon
(London), là các nơi mà Nylon được sản xuất lần đầu tiên. Ngoài ra còn có một
giải thích khác cho tên Nylon là nhà phát minh ra chất liệu này, Wallace Carothers
đã vui mừng vì thành công và kêu lên "Now You Lousy Old Nipponese, hoặc là

Now You Look Old Nippon”, sự vui mừng vì cuối cùng cũng làm ra được một sản
phẩm có thể cạnh tranh với sản phẩm tơ lụa thiên nhiên. Và người ta lấy những chữ
cái đầu để gọi là Nylon
II.2.7.Polypropylen (PP)
Polypropylen là một loại polymer là sản phẩm của phản ứng trùng hợp
Propylen.
Polypropylen có tính bền cơ học cao (bền xé và bền kéo đứt), khá cứng
vững, không mềm dẻo như PE, không bị kéo giãn dài do đó được chế tạo thành sợi.
Đặc biệt khả năng bị xé rách dễ dàng khi có một vết cắt hoặc một vết thủng nhỏ.
PolyPropylen trong suốt, độ bóng bề mặt cao cho khả năng in ấn cao, nét in rõ. PP
chịu được nhiệt độ cao hơn 100oC, có tính chất chống thấm oxy, hơi nước, dầu mỡ
và các khí khác.
Với đặc tính trên, PP được dùng làm bao bì một lớp chứa đựng bảo quản
thực phẩm, lương thực, ngũ cốc. PP cũng được sản xuất dạng màng phủ ngoài đối
với màng nhiều lớp để tăng tính chống thấm khí, hơi nước, tạo khả năng in ấn cao,
và dễ xé rách để mở bao bì (do có tạo sẵn một vết đứt) và tạo độ bóng cao cho bao
bì.
II.2.8.Acetate (CA)
Acetate là từ dùng gọi sợi từ chất liệu cellulose – acetate. Cellulose-Acetate
có tính dẻo cao, nhưng không bền và bị hư hại trong các loại acid, đặc biệt các loại
acid vô cơ như Sulfuric acid, cũng như các chất kềm.
Cellulose acetate được dùng làm sợi để chế biến thành vải. Vải chất liệu này
nhìn rất giống lụa thiên nhiên (nên acetate còn gọi là lụa nhân tạo) và tạo cảm giác
15


cũng giống như vậy. Chất liệu này ít nhăn, dễ chăm sóc, ít bị trương nở, ít thấm
nước.
Với tính chất trên, CA thường được dùng làm áo mưa, dù che, sơ mi, áo phụ
nữ, áo đầm, vải lót, vải may cà vạt, đồ lót phụ nữ… Vì không chịu được chất kềm

nên tránh dùng các loại bột giặt (tẩy) có độ kềm cao với loại sợi này. Để bảo quản
độ bóng như lụa, vải Cellulose-Acetate chỉ nên giặt với nước ấm và chỉ nên ủi mặt
trong của quần áo lúc còn đang ẩm.
II.2.9. Polyetylen (PE)
Polyetylen là một hợp chất hữu cơ (poly) gồm nhiều nhóm etylen (C2H4)
liên kết nhau. Polyetylen màu trắng, hơi trong, không dẫn điện và không dẫn nhiệt,
không cho nước và khí thấm qua.
Polyetylen không tác dụng với các dung dịch axít, kiềm, thuốc tím và nước
brôm. Ở nhiệt độ cao hơn 70oC PE hòa tan kém trong các dung môi như toluen,
xilen, amilacetat, tricloetylen, dầu thông, dầu khoáng… Dù ở nhiệt độ cao, PE
cũng không thể hòa tan trong nước, trong các loại rượu béo, aceton, ête etylic,
glicerin và các loại dầu thảo mộc.
II.2.10.

Viscose (CV) – Rayon

Viscose được tạo ra từ những vật liệu có nguồn gốc cellulose (bột gỗ, vải
vụn…) và trải qua quá trình xử lý để tạo thành sợi vải, vì vậy, về bản chất, viscose
hoàn toàn tương tự như cotton, chỉ khác biệt ở 1 số tính chất vật lý và hoá học.
Trong qui trình sản xuất Viscose các phân tử cellulose nguyên thủy được kết
cấu lại. Viscose vì thế được gọi là sợi tái tạo và được xếp vào dòng sợi hóa học.
Cấu trúc tinh thể trong viscose nhỏ hơn cotton 4 – 5 lần và mức độ định
hướng thấp hơn. Sợi viscose yếu hơn sợi cotton. Sợi viscose sẽ trở nên mềm hơn
và dẻo hơn khi bị ướt. Độ bền viscose khi ướt thấp hơn 50% khi khô. Vì có mức độ
tinh thể hoá thấp và mức độ chịu tác động cao nên viscose dễ bị phồng lên khi ướt
và nở ra trên 20%.
Sợi tơ viscose bóng hơn cotton và thân có hình trụ tròn hơn cotton. Viscose
phản ứng với chất hoá học nhanh hơn cotton và phản ứng cả trong những điều kiện
mà cotton tỏ ra khá bền như dung dịch kiềm đặc lạnh hay loãng nóng.

16


II.2.11.

Sợi CM / Sợi CD

Là sợi 100% cotton chải kỹ (sợi CM); 100% cotton chải thô (CD). Sơi này
hút ẩm tốt, dễ chịu khi tiếp xúc với da người. Thường dùng để dệt các loại vải
mềm, đố lót.
II.2.12.

Sợi TCM / Sợi TCD (Tetron cotton)

TC là sợi với thành phần bao gồm 65 % PE và 35 % cotton chải kỹ (TCM);
65 % PE, 35 % cotton chải thô (TCD). Sợi này dễ dễ chịu khi tiếp xúc với da
người, chịu là (ủi) phẳng, giặt dễ sạch và chóng khô, phù hợp dệt vải áo quần.
II.2.13.

Sợi CVC (Chief Value of Cotton)

Là sợi với thành phần chính là cotton; ví dụ CVC 65% cotton và 35% PE.
Vải sợi pha này mang tính chất của cả hai loại sợi cấu thành nên nó là sợi cotton và
PE.
II.2.14.

Sợi TR (Tetron Rayon)

Là sợi với thành phần bao gồm PE và Viscose; ví dụ TR 65 % PE và 35 %
Viscose. Vải sợi pha này mang tính chất của cả hai loại sợi cấu thành nên nó là sợi

PE và sợi Viscose.
II.2.15.

Sợi Đặc Biệt

Là sợi pha giữa hai hoặc nhiều thành phần nguyên liệu acrylic, cotton,
viscose, nylon…

17


II.3. Công nghệ sản xuất sợi polyme

Tạo sợi

Dệt tấm

Tráng màng vải

In ấn

Cắt thành phẩm
và đóng gói
Hình 4. Công nghệ sản
xuất sợi polyme.

18


 Giai đoạn tạo sợi

Giaibộđoạn
Đưa hạt nhựa PP vào phễuHình
chứa5.của
thiếttạo
bị sợi.
tạo sợi.
Nhờ lực hút từ máy hút, hạt nhựa PP được đưa vào máy đùn. Tại đây diễn ra

quá trình gia nhiệt nóng chảy và trục vít đùn nhựa lỏng ra miệng khuôn có chiều
dài và độ rộng có thể điều chỉnh theo yêu cầu.
Màng nhựa hình thành tiếp tục được đưa qua bể nước làm lạnh định hình.
Trục dao tiến hành xẻ màng nhựa thành các sợi có chiều rộng từ 2-3 mm.
Sau khi có sợi theo kích thước yêu cầu, bộ phận gia nhiệt sẽ giúp ổn định sợi
rồi đưa vào máy cuốn sợi.
Trong quá trình tạo sợi, các phế phẩm sợi được thu hồi kiểu hút, cắt đập nhỏ
đưa trở lại máy đùn. Cách tạo sợi này chính là ưu điểm của bao bì nhựa PP, tạo nên
độ bền và dai.

 Giai đoạn dệt

19


Các cuộn chỉ được đưa vào hệ thống máy dệt, bao gồm 6 con thoi, Những
sợi chỉ được đan ngang, đan dọc tạo thành ống vải PP dệt. Sau đó nhờ dao xẻ thành
mành qua cơ cấu cuốn thành cuộn vải PP.

Hình 6. Giai đoạn dệt.

20


 Tráng màng vải

 In ấn
Hình 7. Tráng màng vải.
 Cắt và đóng gói sản phẩm

II.4. Tìm hiểu vật liệu cốt sợi polyme
Hiện nay, trong xây dựng, bê tông cốt thép vẫn được xem là vật liệu chủ

Hình 8. In ấn.

yếu. Tuy nhiên, nhược điểm của loại vật liệu này là gỉ sét, nhiễm điện từ, trọng
Hình 9. Cắt và đóng gói sản phẩm.

lượng riêng lớn... Do đó trong khoảng 20 năm trở lại đây ở các nước phát triển đã
nghiên cứu và chế tạo một loại vật liệu mới, khắc phục những nhược điểm của cốt
thép, tăng tuổi thọ cho các công trình, đem lại hiệu quả kinh tế lớn, đồng thời góp
phần tích cực trong việc bảo vệ môi trường. Đó chính là loại vật liệu mới - cốt sợi
polyme

21


Loại vật liệu mới này thân thiện với môi trường và có thể thay thế cốt thép
dùng trong xây dựng các công trình vùng ven biển, hải đảo, các công trình có điều
kiện đặc thù, không thích hợp sử dụng cốt thép thông thường.
Đầu những năm 2000 ở Viện nghiên cứu cây trồng trung ương đã tiến hành

xây lắp những nhà kính kết cấu khung thép, phục vụ cho nghiên cứu nuôi trồng cây
nông nghiệp theo hướng công nghệ cao. Sau khoảng thời gian sử dụng đến nay
chất lượng công trình đang trên đà xuống cấp, chủ yếu là do phần kết cấu khung
thép bị gỉ và bị ăn mòn, làm suy giảm tuổi thọ công trình.
Việc ứng dụng vật liệu cốt sợi polyme thay thế thép xây dựng thông thường
trong xây dựng nhà lưới, nhà màng phục vụ chương trình phát triển nông nghiệp
công nghệ cao là hoàn toàn khả thi, góp phần nâng cao tuổi thọ của công trình và
giảm giá thành xây dựng.
Một số đặc tính nổi bật của vật liệu cốt sợi polyme so với thép xây dựng
hiện nay như: Cường độ chịu kéo theo phương dọc trục lớn ( lớn hơn từ 2 đến 2,5
lần so với thép thường); Sức kháng ăn mòn tốt (vật liệu không gỉ thuộc nhóm I về
tính bền hóa chất, chịu kiềm, phèn, axit và nước biển…); Không bị nhiễm điện từ,
không dẫn điện và dẫn nhiệt; Sức kháng va chạm và kháng mỏi tốt; Trọng lượng
riêng nhẹ (khoảng 1/5 đến 1/4 trọng lượng riêng của thép); Độ bền lâu không ít
hơn 50 năm, thậm chí trong nước biển.
Từ những đặc tính nổi bật này, vật liệu cốt sợi polyme sử dụng hữu ích để
thay thế thép thường khi xây dựng các công trình ở vùng ven biển, hải đảo; trong
các công trình làm việc ở môi trường xâm thực cao (nhà máy hóa chất, đê kè sông
biển, cống đập…); các công trình chịu tải trọng lớn nhưng thời gian tác dụng ngắn
(công trình giao thông: mặt cầu, đường, bến cầu cảng…); công trình thi công tạm
thời chịu tải lớn (tường vây hố đào sâu, tường vây cho mở lỗ máy khoan hầm trong
xây dựng metro…); công trình chống va chạm (dải phân cách, lan can thành
cầu…); các công trình quốc phòng và y tế có yêu cầu không nhiễm hoặc nhiễu điện
từ.

22


Hình 10. Mô hình nhà màng nuôi tôm sử dụng vật liệu cốt sợi Polyme.

Hiện nay ở nước ta thường xây dựng nhà lưới nhà màng để phục vụ phát
triển nông nghiệp công nghệ cao và nuôi trồng thủy hải sản. Ban đầu các mẫu nhà
lưới được nhập từ Israel, đến nay nhiều công ty trong nước đã cải tiến khung thép
kết cấu nhà lưới và sử dụng vật liệu trong nước nên giá thành xây dựng nhà màng
hợp lý hơn và không phải nhập ngoại.
Trong môi trường ẩm ướt các ống thép, hộp thép mạ kẽm dùng làm kết cấu
khung nhà màng thường bị han gỉ, xuống cấp nhanh sau một thời gian sử dụng.
Gỉai pháp sử dụng vật liệu cốt sợi polyme có cường độ chịu kéo cao, nhẹ, không bị
han gỉ trong môi trường ẩm ướt, kéo dài tuổi thọ công trình là giải pháp hữu ích,
mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao trong xây dựng nhà màng.

23


Hình 11. Sử dụng vật liệu cốt sợi Polyme cho tuổi thọ công trình cao, lại thân
thiện với môi trường.

Với những ưu điểm nổi bật của cốt sợi Polimer so với thép thông thường nên
thị trường tập trung cho sản phẩm là làm cốt chịu lực cho bê tông trong các khu
vực chịu ảnh hưởng xâm thực mạnh như các công trình xây dựng biển đảo, cừ kè,
bảo vệ bờ sông, bãi biển.
Đồng thời nó cũng ứng dụng cho các công trình cần chống nhiễu điện từ
trường như các phòng chiếu chụp tại các bệnh viện, những công trình cần tuyệt đối
chống sét. Tuy nhiên với công ty chúng tôi, do mới đi vào lĩnh vực này gần đây
nên chưa thâm nhập sâu được thị trường truyền thống này, chúng tôi đang phải cố
gắng thêm theo hướng hoàn thiện các tiêu chuẩn, các hướng dẫn kỹ thuật và đơn
giá, định mức được cơ quan nhà nước ban hành để đưa sản phẩm có đủ cơ sở pháp
lý đi vào các dự án lớn.
Và một thị trường lớn mà chúng tôi đang nhắm tới và dự kiến trong thời
gian tới nhu cầu trong lĩnh vực này sẽ rất cao, đó là làm các kết cấu bao che nhà

màng, nhà lưới cho nông nghiệp công nghệ cao, làm neo đất trong kỹ thuật giữ ổn
định mái dốc...

24


III. KẾT LUẬN
Tổng quan: Cả hai quá trình sản xuất sợi ( sarn xuất sợi tự nhiên và sợi nhân
tạo) dều có những điểm chung sau trong công nghệ sản xuất
Các quá tình tự động hóa được áp dụng nhiều trong dây chuyền
Trong quá trình sản xuất sợi cần nhiều nhiệt ở nhiều giai đoạn sản xuất
Sản phẩm tạo ra có đọ đồng đều và chính xác về kích thước
Về sự khác nhau:
Sợi tự nhiên: về cấu tạo hóa học, sợi tự nhiên có thành phần chính là
xenlulozo và được lấy từ nhiều nguồn khác nhau nên quá trình sản xuất có nhiều
giai đoạn hơn. Quá trình sơ chế nguồn nguyên liệu đầu vào cũng nhiều công đoạn
và mất thời gian hơn. Vì có thành phần là xenlulozo, nhìn tổng quan sơ đồ sản xuất
sợi thiên nhiên có phần giống với quá trình sản xuất giấy. Việc sử dụng nhiều hóa
chất để tẩy trắng cũng như nấu xenlulozo tạo nên rất nhiều sản phẩm thải. Tuy
nhiên vì có nguồn gốc thiên nhiên nên các sợi tự nhiên ngày nay đang được để ý
nhiều hơn trong bối cảnh rác thải nhựa đang là một vấn đề nóng trong những năm
gần đây.
Sợi tổng hợp (nguồn gốc dầu mỏ): các hạt nhựa (nguyên liệu) để tạo ra
sợi tổng hợp được sản xuất song song với quá trình lọc hóa dầu nên tiết kiệm quá
trình sơ chế. Ngoài ra dựa vào sơ đồ sản xuất thì các bước sản xuất đã được rút
ngắn lại. Không những thế, quá trình sản xuất sợi tổng hợp còn có thể làm trên
thiết bị đùn. Bằng việc thay đầu đùn, ta đã có được dạng sản phẩm sợi mong muốn.
Việc này rất có lợi cho nhà sản xuất và nâng cao năng xuất của doanh nghiệp.
Ngoài ưu điểm trong sản xuất, sợi tổng hợp còn có những ưu điểm phổ biến như dễ
bảo quản, khó thấm nước, bền với kiềm,... Nhược điểm lớn nhất của sợi tổng hợp

lại đến từ nguồn gốc của nó. Vì có nguồn gốc từ dầu mỏ nên các polyme này rất
bền, khó phân hủy – đây được xem như là nhược điểm rất lớn của sợi tổng hợp khi
mà rác thải nhựa hiện nay luôn là đề tài nóng trong vấn đề bảo vệ môi trường.
Định hướng sản xuất của tương lai: Nguyên liệu xanh, sản xuất xanh, tiêu
dùng xanh đang dần được phổ biến hơn trong cộng đồng doanh nghiệp và người
tiêu dùng. Những quan điểm trên đang dần định hướng cho ngành sản xuất trong
tương lai nói chung và sản xuất sợi nói riêng. Theo 1 nghiên cứu không chính
25
Biểu đồ 1. Tình hình công bố sáng chế về nghiên cứu và ứng dụng polyme sinh
học trong công nghiệp thực phẩm theo thời gian.