Giải thích về chất xơ protein: Các loại, đặc tính và công dụng

Sợi protein là một nhóm quan trọng các loại sợi dệt tự nhiên được tạo thành từ các axit amin liên kết với nhau thành chuỗi polypeptide. Chúng bao gồm sợi lông động vật và sợi được hình thành từ các sợi filament ép đùn. Những sợi này được đánh giá cao nhờ nguồn gốc tái tạo, độ mềm mại và vẻ sang trọng, nhưng chúng cũng cần được xử lý cẩn thận vì nhiều loại dễ bị yếu hơn khi ướt, nhạy cảm với chất tẩy trắng và bị hư hại bởi nhiệt khô. Bài viết này sẽ giải thích các loại sợi protein chính, tính chất của chúng và ứng dụng của chúng trong ngành dệt hiện đại.Chất xơ protein

Chất xơ protein là gì?​

Sợi protein là những sợi có cấu trúc hóa học cơ bản được tạo thành từ các axit amin liên kết với nhau thành chuỗi polypeptide. Chúng có thể được chia thành hai nhóm cơ bản.

Sợi lông động vật​

Loại sợi chính trong nhóm này là len cừu. Các loại sợi khác có giá trị thương mại đến từ các loài động vật như lạc đà alpaca, lạc đà, dê cashmere, lạc đà llama, lạc đà vicuña, lạc đà guanaco và dê angora, với bộ lông cung cấp mohair. Ngoài ra còn sử dụng qiviut, hay lông bò xạ hương, lông thỏ angora, sợi lông từ các loài động vật như hải ly, chồn và thỏ, cũng như lông bò và lông ngựa.

Sợi được hình thành từ các sợi đùn​

Sợi tơ tằm, được sản xuất bởi sâu tằm, là loại sợi quan trọng duy nhất trong nhóm này. Sợi tơ nhện, dù được sản xuất tự nhiên hay nhân tạo, hiện đang được nghiên cứu để sử dụng trong ngành dệt may. Trước đây, các loại sợi nhân tạo được sản xuất từ nhiều nguồn protein khác nhau như ngô, đậu nành và sữa. Mặc dù những nỗ lực ban đầu này không thành công về mặt thương mại, nhưng hiện nay các loại sợi protein nhân tạo được làm từ đậu phụ, một sản phẩm có nguồn gốc từ đậu nành.

Cũng giống như các sợi xenluloza tự nhiên, các sản phẩm dệt may làm từ sợi protein là vật liệu tái tạo. Điều này mang lại lợi thế cạnh tranh trên thị trường, thúc đẩy nghiên cứu và phát triển sản phẩm từ len và các loại sợi protein tự nhiên khác. Hơn nữa, việc nghiên cứu sợi protein từ động vật đã cung cấp cho các nhà nghiên cứu những hiểu biết sâu sắc về kỹ thuật chế tạo sợi trong tương lai.

Các đặc tính chung của chất xơ protein​

Tất cả các sợi protein đều chứa các nguyên tố carbon, hydro, oxy và nitơ. Len còn chứa thêm lưu huỳnh. Trong mỗi sợi protein, các nguyên tố này được kết hợp theo những cách khác nhau. Do đó, tính chất của các sợi protein khác nhau có thể có một số điểm khác biệt đáng kể. Tuy nhiên, các sợi này vẫn có một số đặc tính chung.

Các sợi protein, ngoại trừ tơ tằm, thường yếu hơn các sợi xenluloza, và chúng càng yếu hơn khi ướt so với khi khô. Vải làm từ sợi protein cần được xử lý cẩn thận trong quá trình giặt hoặc xử lý ướt. Tuy nhiên, nhìn chung chúng có độ đàn hồi và độ giãn dài tốt hơn so với sợi xenluloza. Chúng ít bị nhăn và giữ dáng tốt hơn. Tỷ trọng riêng của sợi protein thường thấp hơn so với xenluloza, vì vậy vải làm từ các sợi này có cảm giác nhẹ hơn so với các loại vải tương đương làm từ sợi xenluloza.

Các sợi thuộc họ protein không dễ cháy như các sợi cellulose. Khi bị đốt, chúng có thể tự tắt. Sợi bị cháy có mùi như tóc, thịt hoặc lông vũ bị cháy. Sợi protein dễ bị hư hại bởi nhiệt khô và nên được ủi bằng khăn lót hoặc hơi nước. Len và lụa cần nhiệt độ ủi thấp hơn so với cotton và lanh.

Các đặc tính hóa học chung của hầu hết các sợi protein bao gồm khả năng bị hư hại bởi bazơ và các chất oxy hóa, đặc biệt là thuốc tẩy clo. Giống như tóc người, chúng nên được làm sạch bằng dung dịch có độ pH cân bằng, tức là trung tính hoặc hơi axit. Xà phòng và chất tẩy rửa có tính kiềm mạnh có thể làm hỏng vải làm từ sợi protein, nhưng axit lại ít ảnh hưởng hơn so với sợi xenluloza. Vải có thể được tẩy trắng an toàn bằng hydrogen peroxide, cũng như tóc người, nhưng thuốc tẩy clo lại có hại cho các sợi này.

Ánh nắng mặt trời làm bạc màu các loại vải trắng làm từ sợi protein, khiến chúng chuyển sang màu vàng sau khi tiếp xúc lâu dài. Mặc dù len có khả năng chống nắng tốt hơn cotton, nhưng nó vẫn sẽ bị hư hỏng nếu tiếp xúc lâu. Lụa thì dễ bị hư hỏng khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.

Sợi len​

Len là một loại sợi protein chủ yếu được cấu tạo từ keratin. Nó là một loại sợi protein tự nhiên, xoắn chặt, có nguồn gốc từ nhiều giống cừu khác nhau như Merino, Lincoln và Sussex, cùng nhiều giống khác. Vải worsted được làm từ các sợi len dài, mịn, xoắn chặt, thường được pha trộn với sợi polyester, trong khi vải len thông thường được làm từ các sợi len thô hơn, ít xoắn hơn.

Sợi len được cấu tạo từ các vảy biểu bì xếp chồng lên nhau và lớp vỏ bên trong, có hình dạng hơi elip, khác với các loại sợi động vật khác. Cả lớp vỏ và lớp biểu bì đều ảnh hưởng đến các đặc tính của sợi len, cũng như giống cừu mà nó được lấy từ đó. Đặc tính sợi đặc thù của từng giống cừu có thể được khai thác bằng cách chế biến sợi thành các sản phẩm cuối phù hợp. Nói chung, len có nhiều loại, từ loại Merino siêu mịn tạo ra sợi tương tự như cashmere, đến các giống cừu Anh có độ bóng cao tạo ra sợi giống như mohair, đến các loại len thô, nhiều lông tương tự như lớp lông bảo vệ của một số loài dê.

Hầu hết các loại sợi động vật đều có cấu tạo từ protein, chẳng hạn như tơ lụa, len, chỉ khâu ruột mèo, lông thỏ Angora, lông dê Mohair và lông lạc đà Alpaca. Len được lấy từ lông cừu. Loại len cashmere nổi tiếng được lấy từ dê Cashmere. Mặc dù len thực sự có nghĩa là lông lấy từ cừu, nhưng lông của các loài động vật khác được đặt tên phù hợp như len Mohair, len lạc đà, len thỏ Angora và len lạc đà Alpaca.

Phần lông không mong muốn của bộ lông cừu, vốn rất yếu, cứng và ngắn, được gọi là kemp. Nó không bắt màu nhuộm và làm giảm chất lượng len. Tỷ lệ kemp so với len thay đổi tùy thuộc vào từng con cừu và giống cừu. Lông len có một số đặc điểm đặc biệt như độ xoắn, độ đàn hồi, kết cấu đặc biệt và cảm giác khi chạm vào. Nó là một loại sợi ngắn và có các vảy đặc trưng trên bề mặt. Hiện tượng này, cùng với độ xoắn, tạo cho len khả năng bám dính và giúp nó giữ chặt các sợi lân cận khác.

Độ xoắn của sợi len thay đổi tùy thuộc vào độ mịn của sợi. Len Merino mịn có thể có rất nhiều sợi xoắn, trong khi len thô có thể chỉ có một vài sợi xoắn. Len có tính hút ẩm và có thể hấp thụ một lượng lớn độ ẩm mà không cảm thấy ướt. Các sợi len cũng hấp thụ âm thanh. Len thường có màu trắng kem, nhưng trong một số trường hợp, cũng có thể thấy các sợi màu nâu.

Sợi tóc chuyên dụng​

Nhiều loại sợi lông có đặc tính tương tự như len. Những sợi này được sản xuất với số lượng tương đối nhỏ, nhưng chúng lại giữ một vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp dệt may, đặc biệt là trong các mặt hàng quần áo cao cấp, sang trọng. Do sản lượng hạn chế và việc sử dụng chúng trong các mặt hàng dệt may xa xỉ, chúng đôi khi được gọi là sợi động vật quý tộc.

Cashmere​

Sợi cashmere được lấy từ lông của dê cashmere, hay dê Kashmir, một loài động vật bản địa của vùng núi Himalaya thuộc Ấn Độ, Trung Quốc và Tây Tạng. Ngày nay, Trung Quốc và Mông Cổ là những nhà sản xuất chính. Iran, Afghanistan, New Zealand và Úc cũng sản xuất cashmere. Dê có bộ lông hai lớp, với lớp lông tơ mịn bên trong và lớp lông ngoài dài hơn, thô hơn. Ngược lại, cừu đã được lai tạo để chúng, ngoại trừ một vài giống cừu Kemp, chỉ có bộ lông một lớp.

Chỉ có lớp lông tơ mịn bên trong mới hữu ích cho vải cashmere, và mỗi con dê chỉ có thể sản xuất một lượng nhỏ sợi có thể sử dụng được. Những sợi mịn này có thể được thu thập bằng cách chải lông từ động vật trong mùa rụng lông. Ngoài ra, toàn bộ lớp lông cũng có thể được xén như đối với cừu. Việc xén lông tạo ra một bộ lông hỗn hợp gồm cả sợi thô và sợi mịn, vì vậy bộ lông sau đó phải trải qua quá trình loại bỏ lông thô, một quá trình thủ công hoặc bằng máy móc để loại bỏ các sợi lông thô bên ngoài.

Các sợi mềm nhất thường ngắn và mảnh. Các sợi thô hơn và cứng hơn thì dài hơn. Sợi cashmere mảnh hơn cả sợi len, và chính độ mảnh này tạo nên cảm giác mềm mại, sang trọng cho vải cashmere. Tuy nhiên, hiện nay các sợi len mảnh hơn cũng nằm trong phạm vi của cashmere, và nếu không có giấy tờ chứng minh nguồn gốc, rất khó để phân biệt hai loại sợi này trong các sản phẩm pha trộn. Điều này trở thành vấn đề về nhãn mác đối với các mặt hàng dệt may nhập khẩu.

Màu tự nhiên của cashmere là xám, nâu, hoặc ít phổ biến hơn là trắng. Khi quan sát dưới kính hiển vi, cashmere có cấu trúc vảy giống như len, nhưng các vảy mỏng hơn. Khi được đo đạc chính xác, độ dày của vảy có thể được sử dụng để phân biệt cashmere với len. Mặt cắt ngang của sợi cashmere có hình tròn. Tính chất hóa học và vật lý của cashmere rất giống với len, mặc dù cashmere dễ bị hư hại hơn bởi các chất kiềm. Độ mềm mại và độ bóng của cashmere kết hợp với sự khan hiếm đã đưa loại sợi này vào nhóm các loại sợi cao cấp đắt tiền.

Sợi cashmere dễ bị mài mòn do độ mềm mại của nó, và vì nhiều loại vải này được cấu tạo với bề mặt xù hoặc mềm mại, nên chúng cần được xử lý cẩn thận. Chúng được sử dụng để làm áo len, áo khoác, áo jacket và khăn quàng cổ cho cả nam và nữ. Cashmere thường được pha trộn với len để giảm giá thành sản phẩm. Nó cũng có thể được pha trộn với nylon cho các loại vải dệt kim cần độ bền và chắc chắn cao hơn.

Lông lạc đà​

Lạc đà hai bướu Bactrian ở Trung Á là nguồn cung cấp sợi lông lạc đà. Lạc đà vừa là phương tiện vận chuyển vừa là nguồn cung cấp sợi ở Trung Quốc, Mông Cổ, Iran và Afghanistan. Phương pháp thu hoạch lông lạc đà truyền thống là thu gom lông rụng trong mùa thay lông vào mùa xuân, và phần lớn phương pháp này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.

Trong số những sợi lông thu thập được có cả những sợi lông tơ mịn, mềm mại và những sợi lông thô, cứng. Cũng giống như len cashmere, các cụm sợi được tách lông để phân biệt lông mịn và lông thô. Những sợi lông mềm mại được dùng để may quần áo. Một số loại lông thô hơn có thể tạo ra những loại vải thô hơn.

Dưới kính hiển vi, lông lạc đà cho thấy cấu trúc vảy tương tự như len, nhưng các vảy ít nhìn thấy rõ hơn. Lớp vỏ ngoài (cortex) rõ ràng, còn lớp tủy (medulla) không liên tục. Cả lớp vỏ ngoài và lớp tủy đều có sắc tố. Sắc tố này tạo ra màu nâu nhạt hoặc màu be đặc trưng của vải lạc đà, và vì nó không bị biến đổi màu do quá trình oxy hóa nên không thể loại bỏ bằng cách tẩy trắng. Do đó, vải lạc đà thường được giữ nguyên màu tự nhiên hoặc được nhuộm sang màu tối hơn.

Lông lạc đà giữ ấm tuyệt vời mà không gây nặng. Người ta nói rằng nó có khả năng cách nhiệt tốt hơn nhiều loại sợi lông khác, được thiên nhiên thiết kế để bảo vệ lạc đà khỏi cái nóng và cái lạnh khắc nghiệt trong môi trường sống vùng núi bản địa của chúng. Tuy nhiên, sợi này tương đối yếu và dễ bị hư hại do ma sát vì độ mềm của nó. Các đặc tính vật lý và hóa học khác của lông lạc đà tương tự như len. Hầu hết các sợi lông lạc đà mịn được sử dụng để may quần áo, đặc biệt là vải phủ. Giống như các loại sợi lông khác, chất lượng sợi lông lạc đà rất đa dạng, và người tiêu dùng phải đánh giá các sản phẩm này một cách cẩn thận. Vì dễ dàng nhuộm len màu lạc đà để pha trộn với lông lạc đà, nên sản phẩm cuối cùng có thể bị hiểu nhầm là lông lạc đà trong khi thực tế, lượng lông lạc đà tương đối thấp. Vải lông lạc đà đắt tiền và không nên được lựa chọn vì độ bền của nó, vì nó dễ bị mòn. Lông lạc đà thô được sử dụng làm sợi công nghiệp, dây thừng và cọ vẽ.

Llama​

Loài lạc đà không bướu, được cho là có nguồn gốc từ Bắc Mỹ, từ nhiều thế kỷ nay đã là nguồn cung cấp sợi lông ở các quốc gia miền núi Nam Mỹ. Ngày nay, việc nuôi lạc đà không bướu đã lan rộng trở lại bán cầu bắc, với các trang trại nhỏ ở Hoa Kỳ, Canada và châu Âu. Chúng được nuôi không chỉ để lấy sợi lông mà còn làm thú cưng, động vật thồ hàng, và thậm chí là động vật bảo vệ gia súc.

Nguồn: www.textileblog.com