Sợi Viscose: Quy trình sản xuất và những điều cần biết

1. Giới thiệu về sợi Viscose

Sợi viscose, còn được gọi là rayon, là một loại sợi nhân tạo được sản xuất từ nguyên liệu tự nhiên, chủ yếu là cellulose có trong gỗ hoặc các loại thực vật như tre, bông. Được phát minh vào cuối thế kỷ 19, viscose là một trong những loại sợi đầu tiên được tạo ra để thay thế cho các loại vải tự nhiên đắt đỏ như lụa. Với đặc tính mềm mại, thoáng khí và khả năng hấp thụ màu tốt, sợi viscose đã trở thành một trong những vật liệu phổ biến trong ngành dệt may, được sử dụng để sản xuất quần áo, đồ nội thất và các sản phẩm tiêu dùng khác.

Sợi viscose được xếp vào nhóm sợi tái sinh (regenerated fibers) vì nó được sản xuất từ cellulose tự nhiên nhưng trải qua các quá trình hóa học để tạo thành sợi. Quy trình sản xuất sợi viscose phức tạp, đòi hỏi nhiều công đoạn và sử dụng hóa chất, nhưng kết quả là một loại sợi có tính chất gần giống với các sợi tự nhiên như bông hoặc lụa.

2. Nguyên liệu để sản xuất sợi Viscose

Nguyên liệu chính để sản xuất sợi viscose là cellulose, một hợp chất hữu cơ có trong thành tế bào thực vật. Các nguồn cellulose phổ biến bao gồm:

• Gỗ: Các loại cây như thông, bạch đàn, vân sam hoặc cây lá kim khác thường được sử dụng. Gỗ được khai thác từ các khu rừng được quản lý bền vững để đảm bảo nguồn cung ổn định.
• Tre: Tre là một nguồn nguyên liệu tái tạo nhanh, được sử dụng ngày càng nhiều trong sản xuất viscose vì tính bền vững.
• Phế liệu bông: Một số nhà sản xuất sử dụng bông tái chế hoặc phế liệu từ ngành dệt để chiết xuất cellulose.
• Các loại thực vật khác: Một số loại cây khác như cây lanh, cây gai dầu cũng có thể được sử dụng, nhưng ít phổ biến hơn.

Cellulose được chiết xuất từ các nguồn này thông qua quá trình cơ học và hóa học, sau đó được xử lý để tạo thành sợi viscose. Ngoài cellulose, quá trình sản xuất còn sử dụng một số hóa chất quan trọng như natri hydroxide (NaOH), carbon disulfide (CS₂) và axit sulfuric (H₂SO₄).

3. Quy trình sản xuất sợi Viscose

Quy trình sản xuất sợi viscose là một chuỗi các công đoạn hóa học và cơ học phức tạp, thường được chia thành các bước chính như sau:

Bước 1: Thu hoạch và chiết xuất cellulose

Nguyên liệu thô (gỗ, tre, hoặc bông) được thu hoạch và xử lý để tách cellulose. Gỗ được cắt nhỏ thành dạng dăm gỗ, sau đó được nấu trong dung dịch hóa chất (thường là natri hydroxide hoặc natri sulfide) để loại bỏ lignin, hemicellulose và các tạp chất khác. Kết quả là bột cellulose tinh khiết, có màu trắng và dạng sợi mịn.

Bước 2: Ngâm và xử lý cellulose với natri hydroxide

Bột cellulose được ngâm trong dung dịch natri hydroxide (NaOH) để tạo ra cellulose kiềm. Quá trình này làm cho các phân tử cellulose phồng lên, giúp chúng dễ dàng phản ứng với các hóa chất trong các bước tiếp theo. Sau khi ngâm, hỗn hợp được ép để loại bỏ dung dịch NaOH dư thừa, tạo thành các tấm cellulose kiềm dạng xốp.

Bước 3: Phản ứng với carbon disulfide

Các tấm cellulose kiềm được đưa vào một buồng phản ứng, nơi chúng được tiếp xúc với carbon disulfide (CS₂). Phản ứng hóa học giữa cellulose kiềm và CS₂ tạo ra một hợp chất gọi là cellulose xanthate, có dạng gel màu vàng cam và hòa tan trong nước. Đây là bước quan trọng để chuyển cellulose thành dạng có thể kéo thành sợi.

Bước 4: Hòa tan và tạo dung dịch kéo sợi

Cellulose xanthate được hòa tan trong dung dịch natri hydroxide loãng để tạo thành một dung dịch nhớt, được gọi là dung dịch viscose. Dung dịch này có độ nhớt cao, tương tự như mật ong, và được lọc kỹ lưỡng để loại bỏ tạp chất. Sau đó, dung dịch được để “chín” trong một khoảng thời gian (thường từ 24-72 giờ) để đảm bảo tính chất hóa học ổn định trước khi kéo sợi.

Bước 5: Kéo sợi

Dung dịch viscose được bơm qua các lỗ nhỏ (gọi là spinneret) vào một bể chứa dung dịch axit sulfuric (H₂SO₄) và các muối khác. Khi dung dịch viscose tiếp xúc với axit, nó đông lại và tái tạo thành sợi cellulose rắn. Quá trình này được gọi là tái sinh cellulose. Các sợi mới hình thành được kéo dài và định hình để tạo độ bền và độ mịn mong muốn.

Bước 6: Rửa và xử lý sợi

Sợi viscose thô sau khi kéo được rửa sạch để loại bỏ hóa chất dư thừa, muối và tạp chất. Sau đó, sợi được làm trắng (nếu cần), nhuộm hoặc xử lý bằng các chất làm mềm để cải thiện tính chất. Cuối cùng, sợi được sấy khô và cuộn thành các cuộn sợi hoặc cắt thành sợi ngắn tùy theo mục đích sử dụng.

Bước 7: Kiểm tra chất lượng và đóng gói

Sợi viscose thành phẩm được kiểm tra chất lượng để đảm bảo độ bền, độ mịn, độ dài và các đặc tính khác đáp ứng tiêu chuẩn. Sau đó, sợi được đóng gói và phân phối đến các nhà máy dệt may hoặc các ngành công nghiệp khác.

4. Ưu điểm và nhược điểm của sợi Viscose

Ưu điểm:

• Mềm mại và thoải mái: Sợi viscose có cảm giác mềm mại, mịn màng, tương tự như lụa hoặc bông, mang lại sự thoải mái khi mặc.
• Thoáng khí: Sợi viscose có khả năng hút ẩm tốt, giúp vải thoáng khí và phù hợp với khí hậu nóng ẩm.
• Khả năng nhuộm tốt: Sợi viscose hấp thụ màu nhuộm rất tốt, tạo ra các sản phẩm có màu sắc rực rỡ và bền màu.
• Tính linh hoạt: Có thể được sử dụng để sản xuất nhiều loại sản phẩm, từ quần áo thời trang, khăn trải giường đến nội thất.
• Tái tạo từ nguồn tự nhiên: Dù là sợi nhân tạo, viscose được làm từ cellulose tự nhiên, có thể phân hủy sinh học tốt hơn so với các sợi tổng hợp như polyester.

Nhược điểm:

• Độ bền thấp khi ướt: Sợi viscose dễ bị yếu và rách khi tiếp xúc với nước, đòi hỏi phải giặt tay hoặc giặt nhẹ.
• Co rút: Vải viscose có thể co rút nếu không được xử lý đúng cách trong quá trình giặt.
• Tác động môi trường: Quy trình sản xuất sử dụng nhiều hóa chất độc hại, có thể gây ô nhiễm nếu không được xử lý đúng cách.
• Nhạy cảm với nhiệt: Sợi viscose dễ bị hư hỏng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, cần được ủi ở nhiệt độ thấp.

5. Ứng dụng của sợi Viscose

Sợi viscose được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp nhờ tính linh hoạt và chi phí hợp lý. Một số ứng dụng phổ biến bao gồm:

• Ngành dệt may: Sản xuất quần áo như váy, áo sơ mi, áo len, và đồ lót. Vải viscose thường được pha trộn với các loại sợi khác như bông, polyester hoặc spandex để cải thiện độ bền.
• Đồ nội thất: Sử dụng trong sản xuất khăn trải giường, rèm cửa, khăn bàn và các sản phẩm trang trí nội thất.
• Y tế và vệ sinh: Sợi viscose được dùng để sản xuất bông y tế, băng gạc, và các sản phẩm vệ sinh như tã lót, khăn ướt.
• Công nghiệp giấy: Một số loại viscose được sử dụng trong sản xuất giấy đặc biệt hoặc vật liệu composite.
• Thời trang cao cấp: Nhờ vẻ ngoài sang trọng và khả năng bắt màu tốt, viscose thường xuất hiện trong các bộ sưu tập thời trang cao cấp.

6. Tác động môi trường và hướng phát triển bền vững

Mặc dù sợi viscose được làm từ nguyên liệu tự nhiên, quy trình sản xuất lại gây ra nhiều vấn đề môi trường nếu không được quản lý tốt. Các hóa chất như carbon disulfide và axit sulfuric có thể gây ô nhiễm nước và không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Ngoài ra, việc khai thác gỗ để sản xuất cellulose có thể góp phần vào nạn phá rừng nếu không sử dụng nguồn nguyên liệu bền vững.

Để giải quyết các vấn đề này, ngành công nghiệp dệt may đang hướng tới các giải pháp bền vững hơn:

• Sử dụng nguồn nguyên liệu tái tạo: Nhiều nhà sản xuất chuyển sang sử dụng tre hoặc gỗ từ các khu rừng được chứng nhận FSC (Forest Stewardship Council) để giảm tác động đến môi trường.
• Tái chế hóa chất: Các nhà máy hiện đại áp dụng công nghệ tái chế hóa chất như carbon disulfide để giảm lượng chất thải.
• Phát triển viscose sinh học: Các loại sợi viscose thế hệ mới như lyocell (Tencel) sử dụng quy trình sản xuất thân thiện với môi trường hơn, với ít hóa chất độc hại.
• Tăng cường xử lý nước thải: Các nhà máy được yêu cầu đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải để giảm ô nhiễm.

7. Kết luận

Sợi viscose là một vật liệu quan trọng trong ngành dệt may, kết hợp được vẻ đẹp tự nhiên và tính linh hoạt của sợi nhân tạo. Quy trình sản xuất sợi viscose, dù phức tạp và sử dụng nhiều hóa chất, đã được cải tiến liên tục để đáp ứng nhu cầu về chất lượng và tính bền vững. Với sự phát triển của công nghệ và nhận thức về môi trường, sợi viscose đang dần trở thành một lựa chọn thân thiện hơn, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp dệt may toàn cầu.

Hi vọng, với bài viết này Phú Sang Fabric đã cung cấp cái nhìn toàn diện về sợi viscose, từ nguyên liệu, quy trình sản xuất đến ứng dụng và các vấn đề môi trường. Hy vọng thông tin trên sẽ hữu ích cho bạn trong việc tìm hiểu về loại sợi độc đáo này!