Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ sợi ngang đến một số tính chất cơ lý của khăn tre pha bông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VY ĐÌNH TÂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MẬT ĐỘ SỢI NGANG
ĐẾN MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA KHĂN TRE
PHA BÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
NGƢỜI HƢỚNGOA HỌC:

TS. GIẦN THỊ THU HƢỜNG

HÀ NỘI – Năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VY ĐÌNH TÂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MẬT ĐỘ SỢI NGANG ĐẾN MỘT SỐ TÍNH
CHẤT CƠ LÝ CỦA KHĂN TRE PHA BƠNG

Chun ngành: Cơng nghệ Vật Liệu Dệt may
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. GIẦN THỊ THU HƢỜNG

HÀ NỘI – Năm 2018


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế khơng có sự thành cơng nào mà không gắn liền với những sự hỗ
trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Trong suốt thời
gian từ khi bắt đầu thực hiện luận văn đến nay, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm,
giúp đỡ của quý Thầy Cô giáo, gia đình và bạn bè. Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, trƣớc
hết tôi xin gửi lời cảm ơn tới Tiến sĩ Giần Thị Thu Hƣờng, ngƣời Thầy đã tận tâm
hƣớng dẫn, động viên và khuyến khích tơi hồn thành luận văn.
Lời cảm ơn thứ hai tôi xin chân thành gửi tới các quý Thầy, Cô Viện Sau Đại
học, Viện Dệt may - Da giầy và Thời trang Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt
tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tơi hồn thành tốt luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn KS. Phạm Hữu Trí phó Giám đốc Trung tâm và các
Anh, Chị ở Trung tâm Thí nghiệm dệt may thuộc Phân viện Dệt may tại Tp. HCM đã
giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi nghiên cứu, thực hiện những thí nghiệm của đề tài.
Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Anh, Chị và Ban giám đốc nhà máy
dệt nhuộm hoàn tất thuộc Tổng Công ty Cổ phần Phong Phú, đã giúp đỡ tơi trong việc
tìm hiểu và dệt vải nổi vịng phục vụ cho đối tƣợng nghiên cứu của luận văn.
Cuối cùng tơi xin gởi lời cảm ơn tới gia đình những ngƣời đã cùng chia sẻ,
động viên, tạo mọi điều kiện để tơi n tâm hồn thành luận văn.
Ngƣời thực hiện

VY ĐÌNH TÂM

Vy

nh

m

1

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan, tồn bộ nội dung đƣợc trình bày trong luận văn đều do tác
giả tự thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của Tiến sĩ Giần Thị Thu Hƣờng. Kết quả nghiên
cứu luận văn đƣợc thực hiện tại Trung tâm thí nghiệm Dệt may - Phân viện Dệt may tại
Thành Phố Hồ Chí Minh.
Tác giả hồn tồn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn khơng có sự sao chép
từ những luận văn khác.
TP. HCM, Ngày

tháng

năm 2018

Ngƣời thực hiện

VY ĐÌNH TÂM

Vy

nh

m

2

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

MỤC LỤC
i ung

Trang

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. 2
MỤC LỤC......................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ..................................................................................... 7
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................................... 8
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 10
1.1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu ................................................................................... 10

1.2. Mục đích nghiên cứu của luận văn........................................................................... 12
1.3. Các kết quả đạt đƣợc ................................................................................................ 12
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU KHĂN TRE PHA BƠNG ...................... 13
1.1. Tìm hiểu về sợi tre.................................................................................................... 13
1.1.1. Thành phần hóa học tre tự nhiên [1, 9,11,12] ....................................................... 13
1.1.2. Cấu trúc sinh học của tre [1,2] .............................................................................. 17
1.1.3. Cấu trúc phân tử của tre [1,2, 13] .......................................................................... 18
1.1.4. Các loại xơ, sợi tre................................................................................................. 19
1.1.5. Các tính chất của xơ, sợi tre [1, 2, 9] .................................................................... 20
1.1.6. Các phƣơng pháp tạo xơ, sợi tre............................................................................ 21
1.2. Công nghệ sản xuất khăn ......................................................................................... 27
1.2.1. Cấu trúc khăn ........................................................................................................ 27
1.2.2. Công nghệ dệt khăn ............................................................................................... 28
1.3. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến các đặc tính của khăn ............................................... 30
1.3.1. Ảnh hƣởng của thành phần nguyên liệu đến một số đặc tính cơ lý của vải .......... 31
Vy

nh

m

3

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

1.3.2. Ảnh hƣởng của thơng số cơng nghệ dệt đến tính chất cơ lý của vải (khăn) ......... 33
1.3.2.1. Ảnh hƣởng của chiều cao vòng sợi và mật độ sợi ngang đến khối lƣợng g/m2 33
1.3.2.2. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ mao dẫn nƣớc của khăn ................... 34
1.4. Kết luận chƣơng 1 .................................................................................................... 35
CHƢƠNG 2. NỘI DUNG, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 36
2.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 36
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu .............................................................................................. 36
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................... 36
2.3.1. Phƣơng pháp thay đổi mật độ sợi ngang trên máy dệt Toyota JAT810 ............... 37
2.3.2. Phƣơng pháp xác định mật độ dọc, mật độ ngang của khăn................................. 39
2.3.3. Phƣơng pháp xác định khối lƣợng g/m2................................................................ 40
2.3.4. Phƣơng pháp xác định định tính và định lƣợng nguyên liệu của khăn ................. 42
2.3.5. Phƣơng pháp xác định độ bền kéo đứt, độ giãn đứt tƣơng đối của khăn.............. 45
2.3.6. Phƣơng pháp xác định độ bền xé rách của khăn ................................................... 48
2.3.7. Phƣơng pháp xác định độ mao dẫn của khăn........................................................ 49
2.3.8. Phƣơng pháp xác định độ thống khí của vải khăn .............................................. 51
2.3.9. Phƣơngpháp xử lý số liệu ..................................................................................... 53
2.3.9.1. Phƣơng pháp bình phƣơng cực tiểu: .................................................................. 53
2.3.9.2. Phần mềm trợ giúp xử lý số liệu ........................................................................ 55
2.4. Kết luận chƣơng 2 .................................................................................................... 56
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN .......................................... 57
3.1. Thiết kế khăn mẫu và dệt thử nghiệm trên máy dệt toyota jat 810 .......................... 57
3.2. Kết quả đo mật độ ngang, mật độ dọc và mật độ vịng bơng................................... 59
3.3. Xác định tỷ lệ khối lƣợng sợi tre pha bông trong khăn ........................................... 61
3.4. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến khối lƣợng g/m2 của khăn ........................... 64
3.5. Xác định ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang với một số tính chất cơ lý của khăn tre
pha bơng .......................................................................................................................... 66
Vy

nh

m

4

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

3.5.1. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ bền kéo đứt của khăn .......................... 66
3.5.2. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ giãn đứt của khăn ................................ 68
3.5.3. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ bền xé rách của khăn .......................... 70
3.5.4. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ mao dẫn của khăn ............................... 72
3.5.5. Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ thống khí của khăn ............................ 75
KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 77
HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ........................................................................... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 80
PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 82

Vy

nh

m

5

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ISO (International Organization for Standardization): Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế.
TPP (Trans-Pacific Strategic Economic Partnership Agreement): Hiệp định Đối tác
Kinh tế Chiến lƣợc xuyên Thái Bình Dƣơng.
CVN: Biến sai chi số (%)
CVP: Biến sai độ bền (%)
Đktc: Điều kiện tiêu chuẩn
E: Modul (%)
∆k: Sai lệch độ săn (%)
Ne: Chi số sợi
Rd Rn: Rappo dọc, rappo ngang
Pd,Pn : Mật độ sợi dọc, mật độ sợi ngang ( sợi/10cm)
ℇd, ℇn: Độ giãn đứt dọc, độ giãn đứt ngang (%)
Pđd, Pđn: Độ bền kéo đứt theo chiều dọc, độ bền kéo đứt theo chiều ngang (N)
Pxd, Pxn: Độ bền xé theo chiều dọc, độ bền xé theo chiều ngang (N)
ad, an: Độ co dọc, độ co ngang (%)
Hd, Hn: Độ mao dẫn dọc, độ mao dẫn ngang (mm)
U: Độ không đều USTER (%)
Gm2: Khối lƣợng g/m2
R2: Chỉ số tƣơng quan

Vy

nh

m

6

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Tên bảng

Trang

Bảng 1.1

Thành phần hóa học của tre

15

Bảng 1.2

Thành phần hóa học của một số loại tre

15

Bảng 1.3

Khả năng kháng khuẩn của một số loại xơ tự nhiên

19

Bảng 1.5

Khả năng chống tia UV của vai từ xơ tre tự nhiên so với vải
từ xơ gai dầu
Các chỉ tiêu cơ lý của xơ tre tự nhiên

Bảng 1.6

Các mẫu khăn thí nghiệm

29

Bảng 2.1

Các chỉ tiêu kỹ thuật của sợi

35

Bảng 2.2

Quy định chiều rộng mẫu thử theo mật độ sợi

38

Bảng 3.1

Các thông số kỹ thuật của các mẫu khăn

55

Bảng 3.2

Kết quả đo mật độ sợi ngang

57

Bảng 3.3

Kết quả đo mật độ sợi dọc nền

57

Bảng 3.4

Kết quả đo mật độ sợi dọc vịng

57

Bảng 3.5

Kết quả tính tỷ lệ khối lƣợng sợi tre trong khăn

59

Bảng 3.6

Kết quả xác định tỷ lệ khối lƣợng sợi tre pha bông trong khăn
Kết quả xác định khối lƣợng g/m2 của khăn

59

63

Bảng 3.9

Kết quả đo độ bền kéo đứt theo chiều dọc và chiều ngang của
khăn
Kết quả đo độ giãn đứt tƣơng đối dọc và ngang của khăn

Bảng 3.10

Kết quả đo độ bền xé dọc và độ bền xé ngang của khăn

67

Bảng 3.11

Kết quả đo độ mao dẫn của khăn theo hƣớng dọc

68

Bảng 3.12

Kết quả đo độ mao dẫn của khăn theo hƣớng ngang

69

Bảng 3.13

Kết quả đo độ thống khí của khăn tre pha bơng

72

Bảng 1.4

Bảng 3.7
Bảng 3.8

Vy

nh

m

7

19
20

61

65

h a 201

Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Tên hình vẽ

Trang

Hình 1.1

Cơng thức hóa học của Xenlulo

12

Hình 1.2

Cấu trúc phân tử Hemixenluloza

13

Hình 1.3

Cấu trúc phân tử vơ định hình Lignin

14

Hình 1.4

Mặt cắt dọc của thân cây tre

16

Hình 1.5

Mặt cắt ngang thân tre và xơ tre

16

Hình 1.6

Sự chuyển hƣớng của các bó mạch tại mấu tre

17

Hình 1.7

Cấu trúc mắt xích phân tử xenlulo của tre

18

Hình 1.8

Lƣu đồ quy trình sản xuất xơ, sợi tre tự nhiên

21

Hình 1.9

Hình
1.10
Hình
1.11
Hình
1.12
Hình
1.13
Hình
1.14
Hình
1.15
Hình
1.16
Hình
1.17
Hình
1.18
Hình
1.19
Hình
1.20
Hình

Mặt cắt ngang và mặt cắt dọc của xơ tre tự nhiên

20

Lƣu đồ công nghệ sản xuất sợi nhân tạo

22

Vy

nh

Hình ảnh SEM chụp mặt cắt ngang và mặt cắt dọc của xơ tre
nhân tạo
Độ kéo giãn của các sợi (100% bơng; 50/50 bơng/viscose
tre; 100% viscose tre)

23
23

Hình ảnh của sợi bơng và sợi viscose tre (phóng đại 100 lần)

24

Mặt cắt ngang theo hƣớng sợi dọc của khăn

24

Mặt cắt ngang của khăn với chiều dài vòng sợi và mật độ
vòng sợi khác nhau

26

Sơ đồ cơng nghệ dệt vải nổi vịng

27

Máy dệt Toyota JAT810 tại nhà máy dệt Gia Dụng Phong
Phú.

28

Ảnh hƣởng của thành phần nguyên liệu đến độ bền kéo đứt

30

Ảnh hƣởng của thành phần nguyên liệu đến độ bền xé

30

Ảnh hƣởng của thành phần nguyên liệu đến độ bền mài mòn

30

Mối quan hệ giữa chiều cao vòng sợi và mật độ sợi ngang

31

m

h a 201

8


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

1.21
Hình
1.22

với khối lƣợng khăn
Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ mao dẫn theo chiều
dọc và chiều ngang khăn

Hình 2.1

Màn hình điều khiển của máy dệt Toyota JAT810

35

Hình 2.2

Dụng cụ soi mật độ

37

Hình 2.3

Cân Ohaus

40

Hình 2.4

Dụng cụ cắt mẫu Wagatex

40

Hình 2.5

Thiết bị xác định định tính và định lƣợng ngun liệu

41

Hình 2.6

Máy Titan 4 Universal Strength Tester

43

Hình 2.7

Cách lấy mẫu thử độ bền kéo đứt, độ giãn đứt

44

Hình 2.8

Cách lấy mẫu thử độ bền xé rách

46

Hình 2.9

Hình
2.10
Hình
2.11
Hình
2.12
Hình
2.13
Hình 3.1

Kích thƣớc mẫu thử độ bền xé rách

46

Máy thử độ bền xé rách

46

Dụng cụ thử độ mao dẫn.

48

Sơ đồ xác định độ thống khí

49

Thiết bị đo độ thống khí

50

Hình vẽ mắc vải của khăn mẫu
Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến tỷ lệ khối lƣợng sợi
trong khăn tre pha bông
Mối quan hệ giữa khối lƣợng g/m2 của khăn khi mật độ sợi
ngang thay đổi
Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang đến độ bền kéo đứt theo
chiều dọc Pđd và độ bền kéo đứt theo chiều ngang Pđn của
khăn
Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang Pn đến độ giãn đứt theo
chiều dọc d và theo chiều ngang n của khăn
Ảnh hƣởng của mật độ sợi ngang Pn đến độ bền xé theo
chiều dọc Pxd và ngang Pxn của khăn
Ảnh hƣởng của mật độ ngang đến độ mao dẫn hƣớng dọc
của khăn

56

m

h a 201

Hình 3.2
Hình 3.3
Hình 3.4

Hình 3.5
Hình 3.6
Hình 3.7

Vy

nh

9

31

61
62
64

67
69
69


Luận văn cao học
Hình 3.8
Hình 3.9
Hình
3.10

Ngành CN- Vật liệu dệt may

Ảnh hƣởng của mật độ ngang đến độ mao dẫn hƣớng ngang
của khăn
So sánh độ mao dẫn nƣớc theo hƣớng dọc và hƣớng ngang
sau 5 phút của khăn khi mật độ sợi ngang thay đổi
Ảnh hƣởng của mật độ ngang đến độ thống khí của khăn

70
71
72

LỜI MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu
Đầu năm 2017 khi thông tin Mỹ rời kh i TPP đƣợc công bố, ngành dệt may
c ng bị tác động khá lớn. Đầu tƣ của nƣớc ngoài vào ngành dệt may chững lại, các đơn
hàng lớn có xu hƣớng dịch chuyển sang những nƣớc có lao động và thuế xuất nhập
khẩu rẻ nhƣ: Campuchia, Myanmar, Bangladesh. Tuy nhiên, bắt đầu từ quý III của năm
2017, đầu tƣ vào ngành dệt may trong nƣớc khởi sắc trở lại và các đơn hàng lớn c ng
quay trở lại Việt Nam. Kết quả này không phải một sớm một chiều có đƣợc mà do các
doanh nghiệp dệt may Việt Nam đã có cả q trình dài tự tái cơ cấu, nâng cao chất
lƣợng và tính chuyên nghiệp.
Thế giới đang bƣớc vào cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, riêng ngành dệt may
Việt Nam đã và đang tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 khá tốt, đặc biệt là
ngành công nghiệp dệt. Những bƣớc tiến trên giúp ngành dệt may tăng đƣợc năng suất
mà không quá lo về thiếu lao động. Hiện ngành dệt may của Việt Nam đi trƣớc một số
nƣớc trong khu vực ASEAN và mục tiêu hƣớng đến là xanh - sạch - an toàn và giảm
giờ làm việc.
Những chiếc khăn bông từ lâu đã trở thành vật dụng không thể thiếu trong cuộc
sống hàng ngày của bất cứ ai. Khăn bông không những chỉ dùng cho việc tắm rửa, vệ
sinh hàng ngày mà hiện nay nó đƣợc dùng nhƣ một sản phẩm thời trang và hơn thế nữa
nó cịn đƣợc sản xuất từ những chất liệu tự nhiên thân thiện với môi trƣờng. Với sự
phát triển không ngừng của các doanh nghiệp chuyên sản xuất khăn bơng trong và
ngồi nƣớc, các sản phẩm khăn bơng ngày càng trở nên đa dạng, phong phú hơn phù
hợp với nhu cầu ngày càng cao của ngƣời tiêu dùng. Tuy nhiên ngày nay, các yêu cầu
Vy

nh

m

10

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

về chất lƣợng khăn càng trở nên gắt gao hơn, liên quan đến tính tiện nghi, dễ chịu khi
sử dụng, có lợi cho sức kh e, mềm mại, c ng nhƣ một số công năng khác…
Các loại xơ tự nhiên để dệt ra vải khăn nhƣ bông, lanh, đay gai… chỉ đáp ứng
phần nào nhu cầu của ngƣời tiêu dùng. Việc trồng các loại xơ này để kéo sợi tiêu tốn
rất nhiều nƣớc và thuốc sâu, điều này ảnh hƣởng rất lớn đến môi trƣờng c ng nhƣ cuộc
sống của con ngƣời. Các loại xơ tổng hợp đƣợc lấy từ nguyên liệu dầu m ngày càng
cạn kiệt. Việc sản xuất xơ nhân tạo từ xenlulo tái sinh phải cần đến những cây gỗ có
tuổi đời từ 25 đến 50 năm tuổi mới có thể khai thác. Đứng trƣớc nguồn nguyên liệu tự
nhiên ngày càng ít, các nhà nghiên cứu đã khơng ngừng tìm các nguyên liệu mới. Xơ,
sợi tre là một loại nguyên liệu mới đƣợc phát triển vào đầu thế kỷ 21. Các nhà khoa
học đã nhận thấy rằng trong tre chứa các chất có khả năng kháng khuẩn và các tác nhân
sinh học kìm hãm vi khuẩn, có tên quốc tế là Bamboo Kun. Chất này kết hợp chặt chẽ
với phân tử xenlulo của cây tre trong suốt quá trình tạo thành sợi tre. Chính vì điều này
mà hạn chế đƣợc việc sử dụng thuốc trừ sâu dùng cho tre, giảm thiểu tác hại môi
trƣờng đến đời sống con ngƣời. Với tính chất trên tre đƣợc coi là nguồn nguyên liệu
dồi dào nhất để cung cấp cho ngành dệt, đặc biệt là trong sản xuất khăn bông.

Với yêu cầu khắc khe về chất lƣợng của khăn ngày càng cao nhƣ tính tiện nghi,

độ bền, tính ổn định, độ thấm nƣớc và hợp vệ sinh tính kháng khuẩn giúp cho ngƣời sử
dụng thoải mái, cùng với sự cạnh tranh về giá thành là một thách thức đối với các đơn
vị sản xuất khăn. Việc phối kết hợp nguyên liệu sợi bông với sợi tre trong khăn đã tận
Vy

nh

m

11

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

dụng triệt để các ƣu điểm của hai loại nguyên liệu này, nhƣ độ mềm mại, khả năng hút
ẩm tốt, bên cạnh các điểm ƣu việt của sợi tre có khả năng kháng khuẩn, khử mùi chống
đƣợc tia UV, thân thiện với môi trƣờng đáp ứng nhu cầu ngƣời tiêu dùng. Mỗi loại
khăn có những đặc điểm riêng về cấu trúc, quyết định bởi thành phần cấu tạo, sự bố trí
của các thành phần và hình thức liên kết của các thành phần đó, phụ thuộc vào các
thơng số cơng nghệ c ng nhƣ q trình sản xuất của từng cơng đoạn. Đặc điểm cấu trúc
kéo theo các đặc điểm và sự khác biệt của các loại khăn về hình dạng bên ngồi, về các
tính chất cơ lý và phạm vi ứng dụng. Luận văn đã nghiên cứu ảnh hƣởng của thông số
cơng nghệ - mật độ sợi ngang đến tính chất cơ lý của vải khăn tre pha bơng.
1.2. Mục đích nghiên cứu của luận văn
Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm xác định sự ảnh hƣởng của mật độ sợi
ngang trong khăn tre pha bơng đến một số tính chất cơ lý của khăn, giúp nâng cao chất

lƣợng, chất liệu khăn Việt Nam trên thị trƣờng trong nƣớc và quốc tế.
1.3. Các kết quả đạt đƣợc
Luận văn nghiên cứu gồm:
Chƣơng 1: Tổng quan về xơ tre
Chƣơng 2: Nội dung, đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận
Kết luận của luận văn
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

Vy

nh

m

12

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU KHĂN TRE PHA BƠNG
1.1. Tìm hiểu về sợi tre
1.1.1. Thành phần hóa học tre tự nhiên [1, 9,11,12]
Xơ, sợi tre là một loại nguyên liệu mới đƣợc phát triển vào đầu thế kỷ 21. Nó

nhận đƣợc sự quan tâm đáng kể của các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới. Cây tre
trƣởng thành chỉ cần 3 đến 4 năm tuổi là có thể khai thác. Tre không cần phải trồng lại,
các măng non liên tục đƣợc hình thành và phát triển. Giống nhƣ gỗ, thành phần cơ bản
của tre là các LigninXenlulo (Cellulose hay Xenluloza) bao gồm 3 thành phần chính
sau: Anphaxenlulo, Hemixenlulo và Lignin. Ba thành phần này chiếm đến 90% tổng
khối lƣợng của tre. Các thành phần còn lại là nhựa, tanin, muối khống… So sánh với
gỗ thì tre có lƣợng kiềm, tro và silicat cao hơn.
- AnphaXenlulo: Là thành phần chính của tre, nó chiếm 40%  50% khối lƣợng
xenlulo tre, là sự kết hợp của các chuỗi monome (C6H10O5)n với n = 10000, là nguồn
gốc chính để tạo ra tính chất chủ yếu của tre. Xenlulo là cơ sở vật chất của vách tế bào
sợi thân tre, nó là hợp chất chuỗi cao phân tử tổ thành glucoza, không tan trong nƣớc
và các chất hữu cơ thông thƣờng, xenlulo là thành phần chủ yếu của thân tre chiếm
40%  60%, trong đó hàm lƣợng xenluloza là chủ yếu, sau đó là glucoza, ít nhất là
xenlulo. Hàm lƣợng xenlulo trong thân tre có quan hệ với lồi tre và tuổi tre. Nói
chung hàm lƣợng cây non lớn hơn cây già.
- Xenlulo đƣợc coi là một polysacarit tự nhiên, có cấu trúc mạch thẳng không
phân tách và đƣợc cấu tạo từ các mắt xích cơ bản D- anhydroglucopyrano. Các mắt
xích này có liên hệ với nhau qua liên kết 1,4- β- D- Glucozit. Công thức phân tử của
xenlulo là (C6H10O5)n hay [C6H7(OH)3]n.
Vy

nh

m

13

h a 201

Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

H nh 1.1. Công thức h a học của Xenlulo
- Hemixenlulo: Là các đƣờng Saclozơ, c ng giống nhƣ Xenlulo nó c ng có nhiệm
vụ nâng đỡ trong tƣờng xenlulo của tre, nhƣng yếu hơn do số nhóm đƣờng chỉ có
khoảng 150  200 đơn vị. Theo nhiều nghiên cứu cho thấy thành phần này không thay
đổi nhiều giữa các cây trƣởng thành và cây mới phát triển, hoặc giữa các lớp của mặt
cắt ngang của tre. Hàm lƣợng chủ yếu của tre là Hemixenlulohay pentasaccharose, là
tên gọi chung của toàn bộ hợp chất cacbon ngoài pectin và tinh bột. Nếu so với
xenluloza, thì hemixenluloza dễ bị phân giải tạo nên acid và giảm tính kiềm. Hàm
lƣợng hemixenluloza trong thân tre khoảng 14%  25% là một trong những chất dinh
dƣỡng của sâu đục thân và vi khuẩn.
- Thân tre khác nhau hàm lƣợng hemixenluloza khác nhau, loài cây khác nhau
hàm lƣợng của chúng c ng khác nhau. Nói chung thân tre non hàm lƣợng
hemixenluloza cao hơn tre già.

Hình 1.2. Cấu trúc phân tử Hemixenluloza
- Lignin: Là các polymer của Phenyl propan, chiếm 18%  22% khối lƣợng của
Xenlulo tre. Trong thân tre lƣợng Lignin là khơng hề thay đổi, tồn bộ lƣợng Lignin
Vy

nh

m

14

h a 201

Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

của tre đƣợc hoàn thiện trong một mùa sinh trƣởng, sang các năm phát triển tiếp theo
thì lƣợng Lignin này sẽ phân bố giãn ra. Lignin, là một chất cao phân tử có cấu trúc vơ
định hình khác với xenlulo. Cho đến nay công thức của lignin vẫn chƣa đƣợc xác định,
các mắt xích của lignin khơng giống nhau, nhƣng ngƣời ta đã kết luận rằng trong phân
tử lignin có chứa các nhóm (-OH), nhóm methoxyl (-OCH3) và nhân benzene. Cấu trúc
và tính chất của Lignin rất khó xác định vì cấu trúc hóa học của chúng rất phức tạp.
Lignin cung cấp sự vững chắc cho cây, làm cho cây có khả năng đứng thẳng, cải thiện
tính bền vững, liên kết các tổ chức của tre.

Hình 1.3. Cấu trúc phân tử vơ định hình Lignin
Ngồi các thành phần trên, trong Xenlulo cịn có thêm 2%  6% tinh bột, 2%
đƣờng (C12H22O11), 0.8%  6% Protein.
ường, lipid, protein, tinh bột: Trong thân tre hàm lƣợng đƣờng chỉ 2%, protein

-

1.5%  6%, lipid và sáp 2%  5%, tinh bột 2%  6%; nói chung tre non và tre mùa
xuân có hàm lƣợng cao hơn tre mùa đông, cho nên khai thác vào mùa xuân và tre non
thƣờng bị mối mọt và mốc. Đƣờng, protein, lipid có đặc tính thấm dần với nƣớc, ether,
cồn, NaOH. Nói chung chất thấm nƣớc lạnh trong gỗ là 2,5%  5%, thấm nƣớc nóng
là 5%  12,5%, chất thấm cồn và eether là 3,5%  9%, chấm thấm NaOH là 21% 
31%.

Vy

nh

m

15

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

- Chất khoáng: Chất khoáng của thân tre bao gồm các chất P, K, Si, Ca, Mg, Fe,
S, B trong đó nhiều chất là P, K, Si. Hàm lƣợng khoáng của thân tre là 1%  3,38%
giảm dần theo tuổi tre nhƣng biến đổi hàm lƣợng SiO2 trong thân tre lại ngƣợc lại, hàm
lƣợng tăng nhanh ở tuổi trƣởng thành, còn các chất khác biến đổi rất ít. Sự biến đổi đó
chủ yếu là ở bề mặt nên v tre thƣờng cao hơn từ 4,35%  4,6%, còn hàm lƣợng ở thịt
tre và màng tre rất thấp hơn chỉ từ 0,13%  0,18%.
ộ tro: Là một thuật ngữ hay dùng để chỉ các chất vô cơ nhƣ silicat, các muối

-

sunfat, carbonat, hay các ion kim loại. Thành phần của tro thay đổi theo độ tuổi c ng
nhƣ vị trí của các lớp. Tro tập trung gần nhƣ toàn bộ ở phần biểu bì, tre càng rắn thì
hàm lƣợng tro càng cao.
- Thành phần các chất trong tre đƣợc thể hiện trong bảng Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của tre
Hàm lƣợng (%)

Thành phần
Xenlulo

46  48

Ligin

20  22

Pentoza

16  17

Phần tan trong nƣớc nóng

8  10

Phần tan trong nƣớc lạnh

68

Độ tro

23
0,01  0,02 (mm)

Đƣờng kính xơ

2,5  2,7 (mm)

Chiều dài xơ

Tùy theo loại tre, giống tre, tuổi đời của cây tre mà mỗi loại tre có các thành
phần các chất khác nhau nhƣ trong Bảng 1.2.
Bảng 1.2: Thành phần hóa học của một số loại tre
Loại tre

Vy

nh

m

Ethanol – toluene

Tro

Ligin

Cenllulozo

Pentosan

(%)

(%)

(%)

(%)

(%)

16

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

Phyllostachy
heterocycha

4,6

1,3

26,1

40,1

27,7

3,4

2,0

23,8

42,3

24,1

3,4

1,9

25,3

25,3

26,5

Phyllostachys
Nigra
Phyllostachys
Reticulata

1.1.2. Cấu trúc sinh học của tre [1,2]
Cấu trúc sinh học của cây tre gồm có những đặc điểm chính sau:
-

Thân nổi và thân chìm.

-

Cấu trúc ống rỗng: Đốt và mấu nằm xen kẽ.

-

Các bó xơ nằm dọc theo ống tre.
Trên hình 1.4 thể hiện mặt cắt dọc của thân cây tre.

Hình 1.4. Mặt cắt dọc của thân cây tre
Trên Hình 1.5 thể hiện mặt cắt ngang của thân tre soi trên kính hiển vi, mặt cắt
chia thành ba phần rõ rệt, các bó xơ tập trung nhiều ở lớp ngồi.

Vy

nh

m

17

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

Hình 1.5. Mặt cắt ngang thân tre và xơ tre
Tại vị trí mấu tre, có sự chuyển hƣớng của các bó xơ tre (Hình 1.6)

Hình 1.6. Sự chuyển hướng của các bó mạch tại mấu tre

1.1.3. Cấu trúc phân tử của tre [1,2, 13]
- Nguyên tử: có độ dài 10-9  10-10m, đây là mức nguyên tử giữ nguyên mức
đồng hóa trị, có nghĩa là chúng có thể chung nhau một cặp electron, liên kết này rất
chặt, kh e và vững chắc. Liên kết đồng hóa trị cho kết quả cùng hƣớng trong không
gian cấu trúc phân tử.
- Phân tử: Phân tử có độ dài 10-3  10-9m (ví dụ một chuỗi lớn các phân tử giống
nhƣ xenlulo đƣợc liên kết với nhau bằng liên kế hydro).
- Microscopic: Có độ dài lớn hơn10-7m.
Vy

nh

m

18

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

- Macroscopic: Có độ dài lớn hơn 10-4m.
Cấu trúc tre bao gồm các Polymer có trọng lƣợng phân tử lớn. Chúng đƣợc gọi
là mạch đại phân tử đƣợc tạo thành từ các đơn phân tử bằng phản ứng trùng hợp. Các
đơn phân tử này phải có hai hay nhiều chức năng có nghĩa rằng các đơn phân tử này
phải trải qua hai hay nhiều phản ứng trùng hợp, hoặc nhiều nhóm hợp lại.
Dựa trên các chức năng của các đơn phân tử có hai loại cấu trúc chính: Polymer
dạng thẳng hoặc polymer dạng mắt xích giống nhƣ xenlulo trong xơ bơng đƣợc thể

hiện trên hình 1.7.

Hình 1.7. Cấu trúc mắt xích phân tử xenlulo của tre
1.1.4. Các loại xơ, sợi tre
Xơ tre, tùy theo công nghệ sản xuất đƣợc phân thành ba loại chính sau:
Xơ tre tự nhiên (Natural bamboo fiber hoặc Orginal bamboo fiber): Xơ tre tự
nhiên là một loại xơ thiên nhiên, xanh, có lợi cho sức kh e, thân thiện với một trƣờng
mà có đƣợc từ cây tre có trong tự nhiên, đƣợc sản xuất bằng phƣơng pháp cơ học và
hóa học để sơ chế thành xơ tre tinh khiết mà khơng cần bất cứ hóa chất nào. Hình dạng
và chức năng của xơ tre này tƣơng tự nhƣ xơ gai dầu hay xơ libe và xơ có nguồn gốc lá
cây khác, nhƣng xơ tre mảnh hơn và m ng hơn xơ gai dầu, có tính kháng khuẩn, khử
mùi và chống lại tia UV tốt hơn ngay cả xơ sản xuất từ bột tre (xơ tre dạng viscose).
Xơ tre nh n tạo (Bamboo viscose fiber): C ng nhƣ xơ xenlulo tái sinh sản xuất
từ gỗ, xơ tre dạng xenlulo tái sinh nhờ q trình xử lý hóa học khác nhau có thể tạo ra
nhiều loại xơ tre khác nhau nhƣ: Viscose, amoniac đồng, lyocel, axetat. Trong luận
văn, chỉ đề cập đến xơ tre sản xuất theo phƣơng pháp sản xuất xơ, sợi viscose.
Xơ th n tre: Là một trong các xơ nhân tạo khác đƣợc sản xuất dƣới dạng thân
tre, đó là loại xơ đƣợc tạo ra từ những hạt thân tre kích thƣớc nano. Những hạt nano
Vy

nh

m

19

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

này đƣợc trộn lẫn vào trong dung dịch các loại xơ nhƣ xơ Polyeste để tận dụng các tính
chất nổi trội của thân tre cho xơ.
1.1.5. Các tính chất của xơ, sợi tre [1, 2, 9]
- Tính chất hóa học:
Khả năng kháng khuẩn: Xơ tre tự nhiên có khả năng kháng khuẩn và khử khuẩn
cao hơn so với xơ lanh, gai dầu và xơ bông. Bảng 1.3 cho ta sự so sánh khả năng kháng
khuẩn của xơ tre tự nhiên so với các xơ thông thƣờng đƣợc đánh giá theo tiêu chuẩn
AATCC 6538.
Bảng 1.3: Khả năng kháng khuẩn của một số loại xơ tự nhiên

Khả năng khử mùi: Xơ tre tự nhiên có chứa sodium copper chlorophyll nên khử
mùi tốt. Những thí nghiệm đã cho thấy vải từ nguyên liệu này có thể khử mùi
Amơniac từ 70% ÷ 72%. Khả năng khử mùi của xơ tre tự nhiên với nồng độ ban đầu
của Amơniac là 40 (ppm) thì sau 2 giờ cịn 4,4 (ppm) và sau 24 giờ chỉ còn 0,6 (ppm).
Xanh và dễ dàng bị phân hủy: Do xơ tre tự nhiên đƣợc xơ chế bằng phƣơng
pháp vật lý và cơ học khơng sử dụng bất k hóa chất nào nên xơ tre có thể gọi là xơ
sạch, thân thiện mơi trƣờng và an toàn sức kh e con ngƣời. Xơ tre tự nhiên là loại xơ
phân hủy tự nhiên. Ở điều kiện môi trƣờng cho phép, xơ tre tự phân hủy trong mơi
trƣờng CO2 và H2O.
- Tính chất cơ lý:
Khả năng chống tia UV: Hệ số truyền UV phụ thuộc vào một vài yếu tố, nhƣ
cấu trúc, hệ số bao phủ, màu sắc, q trình xử lý chất hóa học và quá trình sản xuất
vải. Ta lấy 2 mẫu vải từ xơ tự nhiên là vải tre và vải gai dầu có cùng các điều kiện

Vy

nh

m

20

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

trên, quét từ đầu đến cuối một số điểm trên mẫu vải tre và vải gai dầu, đo các điểm ở
dải bƣớc sóng hệ số truyền ánh sáng cực tím 290nm  400nm.
Bảng 1.4: Khả năng chống tia UV của vai từ xơ tre tự nhiên so với vải từ xơ gai
dầu
Kết quả đo
Vải xơ tre

UPF

T-UVA (%)

T-UVB (%)

22,152

2,746

4,377

Vải gai dầu
12,033
6,205
8,092
(A: Hệ số truyền dải (%), B: Sự truyền dải (%), giá trị UPF trung bình)
Chiều dài cơ bản của xơ tre tự nhiên là 90mm, nó có thể cắt ngắn từ 38mm ÷
40mm khi gia công trên dây chuyền kéo sợi bông hoặc các chiều dài khác tùy theo
mục đích sử dụng.
Xơ tre tự nhiên có độ mảnh trung bình Nm 16,86 (tƣơng đƣơng 6 dtex) tùy theo
quá trình phƣơng pháp sơ chế. Chúng ta có thể sản xuất ra sợi từ 100% xơ tre tự nhiên
hay pha với các nguyên liệu khác trên các dây chuyền kéo sợi khác nhau nhƣ: Kéo sợi
đay, len, bơng… tùy theo mục đích sử dụng.
Xơ tre tự nhiên kéo đƣợc chi số cao nhất là Ne 28. Sợi từ 100% xơ tre tự nhiên
có thể dệt vải, nhƣng đối với vải dệt kim tỉ lệ pha xơ tre phải dƣới 50% nếu không sản
phẩm sẽ có cảm giác cứng.
Bảng 1.5: Các chỉ tiêu cơ lý của xơ tre tự nhiên
Độ mảnh

Độ mảnh trung

Độ mảnh tƣơng

Độ giãn đứt

Khả năng hút

(dtex)

bình (dtex)

đối (cN/dtex)

(%)

nƣớc

5,0 – 8,33

6

3,49

5,1

34,93

1.1.6. Các phƣơng pháp tạo xơ, sợi tre
Phương pháp sản xuất xơ, sợi tre tự nhiên [1,2]

Vy

nh

m

21

h a 201

Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

Quá trình sản xuất ra xơ tự nhiên thƣờng dùng phƣơng pháp vật lý và cơ học
nên vẫn còn giữ đƣợc các tính chất hữu ích tự nhiên của tre.
Quy trình sản xuất xơ, sợi tre tự nhiên theo lƣu đồ Hình 1.8.

Hình 1.8. Lưu đồ quy trình sản xuất xơ, sợi tre tự nhiên
Xơ, sợi tre tự nhiên đƣợc tạo thành từ thân cây tre sau khi qua một số công đoạn
nhƣ hấp hơi, làm dập, phân rã mảnh tre, khử keo bằng enzyme sinh học để phá vỡ cấu
trúc tre tạo thành xơ. Xơ tre đƣợc phân chải trên máy chải và se thành sợi trên hệ thống
kéo sợi.
Vải từ sợi tre tự nhiên có vẻ ngồi giống nhƣ sợi trong vải gai, tuy nhiên vải tre
có tính kháng khuẩn cao, khử mùi mạnh, thƣờng đƣợc dùng để dệt các mặt hàng vải
dệt thoi để may quần, áo, khăn mặt, khăn tắm…
Qua ảnh chụp mặt cắt ngang của xơ tre tự nhiên ta thấy sự phân bố bề dày của
xơ rất thất thƣờng, nhiều xơ trên bề mặt có rãnh, các hình ovan nằm ngang khơng theo
quy luật, các vịng tròn thắt lại, các lỗ hổng lấp đầy chu vi và các lỗ nh gẫy và có
rãnh. Với cấu trúc nhƣ vậy nên xơ tre có tính mao dẫn cao, nó có khả năng thấm hút
và nhả ẩm tốt. Trên hình 1.9 là mặt cắt ngang và cắt dọc của xơ tre tự nhiên chụp bằng
kính hiển vi điện tử quét.

Vy

nh

m

22

h a 201


Luận văn cao học

Ngành CN- Vật liệu dệt may

Hình 1.9. Mặt cắt ngang và mặt cắt dọc của xơ tre tự nhiên
Vải đƣợc dệt từ sợi tre làm từ thân cây tre trƣởng thành, với ít nhất bốn năm tuổi
để có chiều dài và độ cứng thích hợp. Phần lõi trong thân cây và lá tre là nguyên liệu
làm thành sợi tre nhân tạo. Tùy vào phƣơng pháp gia công, sản xuất tạo xơ, sợi sẽ tạo
nên vải tre thân thiện với môi trƣờng hoặc không. Phƣơng pháp vật lý cho sản phẩm
vải tre khá bền, khơng dùng hóa chất nên thân thiện môi trƣờng, nhƣng nhƣợc điểm là
tốn nhiều lao động và chi phí nên khó mang lại lợi ích kinh tế.
Phương pháp sản xuất xơ tre nhân tạo [1, 2]
Thân, v , lá tre… đƣợc chuẩn bị theo các bƣớc công nghệ, đƣợc ngâm trong
dung dịch NaOH ở nồng độ thích hợp 15%  20%, ở nhiệt độ trong khoảng 200C 
250C, trong vòng từ 1  3 giờ để tạo thành cellulo kiềm, sau đó đƣợc ép để loại b dung
dịch NaOH còn dƣ. xenlulo kiềm đƣợc nghiền nhờ sử dụng một máy nghiền và để
khoảng 1 ngày. Tiếp đó xenlulo kiềm đƣợc sunfua hố nhờ thêm cacbon đisunfua
(chiếm 35% trọng lƣợng xenlulo kiềm) ở nhiệt độ 200C  250C (nhiệt độ phòng).
Cùng với thời gian, xenlulo kiềm đƣợc đông cứng lại do xông lƣu hu nh. Sau khi hồn
thành qui trình xử lí này mất khoảng từ 5 đến 6 giờ hoặc hơn nữa, cacbon đisunfua còn
dƣ bị loại b bằng cách bay hơi và thu đƣợc xenlulo natri xanthogenate.
Quá trình sản xuất xơ tre viscose gồm 4 giai đoạn:
+ Chế biến nguyên liệu ban đầu - Chuẩn bị dung dịch kéo sợi
+ Tạo hình sợi
Vy

nh

m

23

h a 201