- Điểm
- 70,606
Sợi siêu nhỏ là gì?
Các sợi có độ dày nhỏ hơn 0,3 dtex (denier) được gọi là sợi siêu nhỏ (microfiber). Chúng mỏng gấp đôi sợi tơ tằm mịn nhất và mỏng hơn 100 lần sợi tóc người. Hầu hết các sợi siêu nhỏ được làm từ polyester hoặc nylon, nhưng một số được làm từ rayon và acrylic. Chúng có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc pha trộn với các sợi tự nhiên hoặc sợi nhân tạo khác. Sợi siêu nhỏ được sử dụng trong bộ lọc không khí, khăn lau bụi, v.v., do diện tích bề mặt lớn hơn so với các sợi thông thường.Nhu cầu ngày càng tăng về việc cải thiện các đặc tính sợi nhằm tạo ra những ứng dụng tinh vi mới cho vật liệu dệt may đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sợi siêu nhỏ. Sợi siêu nhỏ có đường kính bằng một nửa sợi tơ tằm mịn , bằng một phần ba đường kính sợi bông, bằng một phần tư đường kính sợi len mịn và mịn hơn tóc người đến một trăm lần. Để được phân loại là sợi siêu nhỏ, sợi phải có chiều rộng nhỏ hơn 1 dtex. Vải làm từ sợi siêu nhỏ thường nhẹ, ít nhăn, có độ rũ và độ dày sang trọng, giữ được hình dạng và ít bị xù lông. Chúng cũng tương đối bền và chắc so với các loại vải khác có trọng lượng tương đương, đồng thời thoáng khí hơn và thoải mái hơn khi mặc.
Sợi siêu nhỏ được định nghĩa là sợi (bao gồm sợi ngắn và sợi mảnh) có mật độ tuyến tính xấp xỉ 1 dtex hoặc nhỏ hơn, và trên 0,3 dtex. Thậm chí còn có những sợi nhỏ hơn nữa, với mật độ 0,3 dtex hoặc nhỏ hơn, nhưng chúng thường được gọi là sợi siêu vi mô.
Bảng 1: Mối quan hệ giữa mật độ tuyến tính của sợi và phân loại
Lịch sử của sợi siêu nhỏ:
Sợi siêu nhỏ (microfiber - MF), được phát triển vào những năm 1990, là một trong những thành tựu vĩ đại nhất của ngành công nghiệp sợi nhân tạo. Sự ra đời của sợi siêu nhỏ đã mở ra một kỷ nguyên mới cho các sản phẩm dệt may. Sợi siêu nhỏ mỏng hơn bất kỳ loại sợi tự nhiên hoặc sợi nhân tạo nào khác. Mặc dù sợi siêu nhỏ đầu tiên được làm từ polyester, ngày nay các loại sợi khác cũng có thể được sản xuất dưới dạng sợi siêu nhỏ, bao gồm nylon, acrylic và một số loại sợi xenluloza tái tạo như rayon và lyocell. Các công ty sản xuất sợi của Nhật Bản đã giới thiệu các sản phẩm "siêu mảnh" (micro-denier) đầu tiên trong những năm 1970. Sau đó là sự phát triển ở châu Âu trong những năm 1980, và kể từ những năm 1990, các nhà sản xuất sợi của Mỹ cũng đã làm theo. Hiện nay, polyester và nylon thường được sử dụng để sản xuất sợi siêu nhỏ. Tuy nhiên, các phiên bản "siêu mảnh" của các sản phẩm rayon và acrylic đang dần xuất hiện.Công nghệ sợi siêu nhỏ (ultra-microfiber) đã tồn tại từ lâu. Đây là những sợi có đường kính nhỏ hơn 0,3 dtex, đặc biệt là trong khoảng 0,1 dtex. Có thể sử dụng nhiều quy trình khác nhau để tạo ra những sợi này, tất cả đều liên quan đến việc tách một sợi lớn thành nhiều sợi nhỏ hơn.
Các đặc tính chung của sợi siêu nhỏ:
Vải microfiber rất thoải mái nhờ trọng lượng nhẹ và khả năng thấm hút mồ hôi. Vì chúng chống nhăn và giữ dáng tốt, nên loại vải này cần rất ít chăm sóc. Chúng trông đẹp nhờ độ mềm mại, mượt mà như lụa và độ rủ tự nhiên. Vì các sợi này hấp thụ thuốc nhuộm tốt, nên vải có thể có màu sắc đậm và phong phú. Nhược điểm chính của microfiber là nhạy cảm với nhiệt, vì vậy cần nhiệt độ rất thấp để ủi vải. Tuy nhiên, với rất nhiều ưu điểm như vậy, việc sử dụng microfiber đang phát triển nhanh chóng. Dưới đây là một số đặc tính chính của microfiber:- Mật độ sợi siêu mịn (dưới 0,1 dtex/f), mịn hơn cả loại lụa mỏng manh nhất.
- Rất mềm mại và dễ rủ.
- Chất liệu rất mềm mại, sang trọng, mang lại cảm giác mượt mà như lụa hoặc da lộn.
- Có thể giặt tay và giặt khô.
- Khả năng chống co ngót.
- Độ bền cao.
- Có khả năng cách nhiệt tốt chống gió, mưa và lạnh.
- Các chất kháng khuẩn giúp bảo vệ cả thành viên gia đình và nhân viên khỏi nguy cơ lây nhiễm vi khuẩn gây mùi hôi và nấm mốc.
- Vải microfiber không gây dị ứng, vì vậy không gây vấn đề gì cho những người bị dị ứng.
- Sợi microfiber không tích điện.
- Sợi siêu nhỏ có khả năng thấm hút cực tốt, hấp thụ lượng nước gấp hơn 7 lần trọng lượng của chúng.
- Sợi siêu nhỏ khô nhanh hơn gấp ba lần so với các loại sợi thông thường.
- Sợi siêu nhỏ thân thiện với môi trường.
So sánh giữa sợi có mật độ tuyến tính tiêu chuẩn và sợi siêu nhỏ:
- Độ bền kéo của sợi POY dpf mịn cao hơn so với sợi POY dpf thông thường.
- Độ bền kéo của sợi acrylic DPF mịn cao hơn so với sợi acrylic DPF thông thường.
- Giá trị độ giãn dài khi đứt của sợi POY dpf mịn được kéo sợi thấp hơn so với sợi POY dpf thông thường.
- Giá trị Uster của sợi dpf mịn cao hơn một chút so với sợi dpf thông thường.
- Lực kéo của sợi dpf mịn cao hơn so với sợi dpf thông thường.
Bảng 2: Tính chất vật lý của sợi siêu nhỏ polyester và acrylic với mật độ tuyến tính khác nhau
Sản xuất sợi siêu nhỏ:
Sợi siêu nhỏ thường được coi là loại sợi có mật độ tuyến tính nhỏ hơn 1,0 dtex. Mặc dù công nghệ sản xuất sợi siêu nhỏ đã có từ nhiều năm nay, nhưng nhu cầu mạnh mẽ đối với loại sợi này chỉ bắt đầu từ những năm 1980. Các loại sợi siêu nhỏ hiện có khác với sợi thông thường chủ yếu ở kích thước, nhưng sự khác biệt về tính chất so với sợi tiêu chuẩn lại ít hơn nhiều. Toray là công ty đầu tiên trên thế giới giới thiệu sợi siêu nhỏ, tiếp theo là Teijin, Hoechst, ICI, DuPont và các công ty khác. Gần đây, Toray đã giới thiệu một loại sợi siêu nhỏ polyester siêu mịn với mật độ tuyến tính của sợi khoảng 0,05 dtex. Loại sợi này có thể được coi là loại sợi tổng hợp mịn nhất được sản xuất thương mại cho đến nay.Các phương pháp sản xuất sợi siêu nhỏ khác nhau:
Có nhiều phương pháp sản xuất sợi siêu nhỏ, bao gồm cả phương pháp kéo sợi truyền thống được cải tiến. Cả ba phương pháp kéo sợi truyền thống, cụ thể là kéo sợi nóng chảy, kéo sợi ướt và kéo sợi khô đều có thể được sử dụng để sản xuất sợi siêu nhỏ. Đối với phương pháp này, cần phải lựa chọn cẩn thận các điều kiện trùng hợp, kéo sợi polymer và kéo giãn. Sợi siêu nhỏ polyester, nylon và acrylic có thể được sản xuất bằng phương pháp này. Đầu phun kéo sợi phải chứa nhiều lỗ có đường kính rất nhỏ, mỗi lỗ sẽ tạo ra một sợi liền mạch, bất chấp những thay đổi phức tạp về nhiệt và lưu biến.Loại hòa tan:
Các sợi siêu nhỏ loại này được sản xuất từ các sợi hai thành phần với các loại polyme khác nhau. Các sợi hai thành phần tương đối dày chứa các loại polyme không tương thích khác nhau được kéo sợi, và vải được tạo ra từ chúng. Khi vải được xử lý hóa học bằng dung môi, một thành phần sẽ bị hòa tan và loại bỏ, và thành phần còn lại sẽ giữ lại dưới dạng sợi siêu nhỏ. Sợi siêu nhỏ polyester và nylon có thể được sản xuất bằng phương pháp này.Theo các báo cáo, sản xuất thương mại sử dụng tỷ lệ 20/80 giữa polyme hòa tan/không hòa tan để tạo ra sợi filament hai thành phần có độ mịn lên đến 2 dtex và sợi filament hòa tan cuối cùng có mật độ tuyến tính khoảng 0,50 dtex. Các tổ hợp polyme hòa tan/không hòa tan khác nhau được báo cáo là tạo thành sợi thành công bao gồm polystyrene/polyamide và polystyrene/polyester.
Loại chia tách:
Các sợi siêu nhỏ loại này được tạo ra bằng cách xử lý vật lý hoặc hóa học các sợi hai thành phần chứa hai loại polyme và tách chúng thành các loại sợi khác nhau. Việc tách đoạn trong sợi ra khỏi chính nó dễ hơn so với việc tách đoạn trong vải. Các tổ hợp polyme thích hợp cho việc kéo sợi hai thành phần có thể tách rời là polyamit/polyester và polyester/polyolefin.Loại kéo sợi trực tiếp:
Loại sợi siêu nhỏ này được sản xuất trực tiếp bằng phương pháp kéo sợi nóng chảy. Đối với phương pháp này, cần phải lựa chọn rất kỹ lưỡng các yếu tố như quá trình trùng hợp, loại polymer, điều kiện kéo sợi và điều kiện kéo giãn.Cần xem xét các động lực kéo sợi nóng chảy đặc biệt để sản xuất polyester có mật độ tuyến tính thấp bằng phương pháp ép đùn trực tiếp. Khi các polyme có độ nhớt động tương tự nhau ở nhiệt độ nhất định, polyme có độ nhớt động thấp hơn cho phép kéo sợi mịn hơn. Kết quả này được cho là do lực căng đường kéo sợi thấp hơn được tạo ra khi kéo sợi các polyme có độ nhớt động thấp hơn. Người ta cho rằng thông số quan trọng trong sản xuất sợi PET mịn hơn là mức độ lực căng đường kéo sợi, cần phải giữ ở mức thấp để thu được sợi mịn hơn. Việc tăng tốc độ thu sợi và chiều dài đường sợi giữa máy kéo sợi và thiết bị thu sợi làm tăng mức độ ứng suất đường kéo sợi, và do đó độ mịn tối thiểu có thể đạt được cũng tăng lên.
Kỹ thuật vẽ siêu việt:
Trong kỹ thuật này, không có sự định hướng phân tử nào tham gia. Sợi xơ ngắn có mật độ tuyến tính nhỏ hơn 0,5 dtex có thể được sản xuất với tỷ lệ kéo giãn cao. Kỹ thuật này dựa trên nguyên tắc rằng sợi có thể được kéo giãn gấp 10-75 lần so với tỷ lệ kéo giãn thông thường (3-6 lần) nếu quá trình kéo giãn được thực hiện ở nhiệt độ kết tinh tối thiểu và ở các điều kiện kéo giãn được lựa chọn đặc biệt, bao gồm phạm vi nhiệt độ và loại gia nhiệt sợi.Phương pháp kéo sợi lõi vỏ:
Trong phương pháp này, hai loại polymer khác nhau được trộn lẫn, nung chảy và ủ hỗn hợp dưới các điều kiện xác định. Sợi liên hợp bao gồm một lớp vỏ hình tròn đồng tâm và một lõi được chế tạo, và phần vỏ được loại bỏ để tạo thành các sợi siêu mịn .Một số phương pháp sản xuất sợi siêu nhỏ khác:
- Phương pháp quay nhanh
- Dung dịch quay nhanh
- Phương pháp quay nhũ tương
- Phương pháp quay tia
- Phương pháp quay ly tâm
- Phương pháp tạo hình hỗn loạn
- Phương pháp quay liên hợp
Sợi hai thành phần:
Sợi hai thành phần được ép đùn đồng thời với hai loại polymer khác nhau trong mặt cắt ngang. Điều này cho phép sợi tận dụng các đặc tính của cả hai vật liệu, và mở rộng đáng kể phạm vi các đặc tính hiệu suất sợi có thể có.Sợi hai thành phần có dạng sợi ngắn, sợi dài và sợi siêu nhỏ. Các loại sợi hai thành phần điển hình được trình bày trong Hình 3.
(a) Vỏ/lõi (b) Lệch tâm (c) Song song (d) Hình nêm (e) Rỗng (f) Đảo/biển (g) Ba đảo
Các mặt cắt chuyên ngành:
Mặt cắt ngang được điều chỉnh có thể cung cấp thêm chức năng, chẳng hạn như độ bóng độc đáo hoặc khả năng vận chuyển độ ẩm. Các mặt cắt ngang này có sẵn ở dạng sợi ngắn, sợi mảnh và sợi siêu nhỏ, và trong hầu hết các trường hợp, cũng có sẵn dưới dạng sợi hai thành phần. Các sợi siêu nhỏ điển hình với hình dạng mặt cắt ngang đặc biệt, thường được sử dụng, được trình bày trong Hình 4; nhiều ứng dụng đặc biệt ưa chuộng các sợi rỗng.
Công dụng của sợi microfiber:
Sợi microfiber là một loại sợi tổng hợp siêu mịn. Nó có rất nhiều ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Sợi microfiber thường được sử dụng trong khăn lau và khăn tắm nhờ khả năng thấm hút cao và nhanh khô. Nói chung, nó được dùng để làm thảm, hàng dệt kim và dệt thoi, cho quần áo, bọc ghế và bộ lọc công nghiệp, v.v. Sợi microfiber không chỉ xuất hiện trong quần áo thể thao nhờ khả năng thấm hút mồ hôi mà còn trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho quần áo đi mưa. Khi sợi microfiber được dệt chặt, chúng ngăn các giọt nước thấm vào trong cấu trúc vải. Một trong những sản phẩm microfiber đầu tiên và nổi tiếng nhất là da nhân tạo có tên gọi Alcantara®.
Tài liệu tham khảo:
- Sách "Trang phục: Thời trang, Vải và Kỹ thuật may mặc", ấn bản thứ năm của Jeanette Weber.
- Cẩm nang Hóa học chất xơ, ấn bản thứ ba, do Menachem Lewin biên tập.
- Kính hiển vi sợi dệt: Một cách tiếp cận thực tiễn - Tác giả: Ivana Markova
- Cẩm nang về vật liệu dạng sợi do Jinlian Hu, Bipin Kumar và Jing Lu biên tập.