Tác giả: TS. Phạm Thị Tốt
Đơn vị: Khoa CNSD
1. Sản phẩm dệt may chức năng
1.1. Lịch sử hình thành
Các loại vải chức năng đầu tiên được sử dụng với các mục đích như chống thấm, chống cháy và chống khí độc trong quân sự hoặc sử dụng trong các ngành công nghiệp chuyên dụng [1].
Năm 1976, Mỹ đã tạo ra loại vải Gore Tex chống thấm nhưng vẫn đảm bảo độ thoáng khí. Những loại vải kháng khuẩn, chống tia UV, hút ẩm và các loại vải chức năng khác cũng bắt đầu được sử dụng trong hàng dệt may dân dụng [1].
Sau những năm 1990, các sản phẩm dệt may thông minh và thân thiện với môi trường đã xuất hiện như vải kháng khuẩn sử dụng nano bạc, các loại quần áo thông minh giúp kiểm soát nhiệt độ, chuyển đổi năng lượng và hỗ trợ điều trị bệnh [1].
Ngày nay với sự kết hợp liên ngành như sự kết hợp giữa sinh học, công nghệ thông tin và kỹ thuật dệt đã tạo ra các sản phẩm dệt may chức năng rất đa dạng và có giá trị cao.
1.2. Phân loại sản phẩm dệt may chức năng
Có nhiều cơ sở khác nhau để phân loại sản phẩm dệt may chức năng như: theo chủng loại sản phẩm (trang phục thể thao, trang phục biểu diễn, trang phục thông thường,…); theo loại nguyên liệu xơ sợi (polyester, viscose,…); theo công dụng (kháng khuẩn, chống UV, chống cháy, chống thấm,…); theo lĩnh vực sử dụng (kỹ thuật, dân dụng, quân sự, y tế,…) [2]. Hiện nay cách phân loại thường dùng là phân loại theo công dụng và thường được chia thành 3 nhóm như sau: [1].
- Nhóm sản phẩm dệt may có tính tiện nghi và tính thẩm mỹ cao
+ Chống thấm nước và thấm dầu: vải được xử lý hoàn tất trong các hóa chất đặc biệt làm thay đổi cấu trúc bề mặt xơ sợi trong vải giúp giảm sức căng bề mặt, do vậy vải có khả năng chống thấm nước và chống thấm dầu.
+ Hút ẩm cao và nhanh khô: bằng cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt và một số tác nhân khác giúp cho mồ hôi trên da nhanh bay hơi qua vải và thoát ra môi trường bên ngoài.
+ Làm mát: biến tính làm thay đổi cấu trúc xơ sợi hoặc xử lý hoàn tất để thay đổi bề mặt vải giúp vải có tác dụng tản nhiệt nhanh và làm mát, các loại vải này thường sử dụng nhiều trong y tế, quân sự và dân dụng.
- Nhóm sản phẩm dệt may có tính năng bảo vệ con người
+ Chống cháy: vải chống cháy được tạo ra bằng cách phủ lên vải các hóa chất ngăn cản sự tiếp xúc của ngọn lửa với vải [3].
+ Chống tĩnh điện: bằng cách đưa các hợp chất polymer ở dạng bán đa tụ để chúng ngấm sâu vào xơ, sợi và sau đó sấy tạo nên màng cao phân tử mỏng, ưa nước làm giảm điện trở suất bề mặt và tăng tính dẫn điện cho vật liệu [3].
+ Chống tia UV: đưa lên vải các chất hấp phụ tia tử ngoại hoặc kháng lại tia tử ngoại [3].
- Nhóm sản phẩm dệt may chăm sóc sức khỏe con người
+ Chống côn trùng: vải được xử lý với các hóa chất giúp ngăn chặn sự xâm nhập của côn trùng gây hại và bảo vệ sức khỏe con người [1].
+ Chống bức xạ hồng ngoại: sản phẩm dệt may có khả năng hấp thụ hoặc phản xạ các bức xạ hồng ngoại giúp cho sản phẩm dệt may có tính cách nhiệt và bảo vệ sức khỏe con người [1].
+ Kháng khuẩn: vải được xử lý với các chất kháng khuẩn có thể tấn công vào các tế bào vi khuẩn và tiêu diệt chúng. Sản phẩm dệt may kháng khuẩn giúp bảo vệ con người tránh được các bệnh do vi khuẩn gây ra [1].
1.3. Xu hướng phát triển của sản phẩm dệt may chức năng
Cùng với xu hướng phát triển của ngành dệt may thì sự phát triển của sản phẩm dệt may chức năng cũng theo các xu hướng như sau [1]:
- Phát triển bền vững: nghiên cứu và phát triển các loại sản phẩm dệt may thân thiện với môi trường có thể tái chế và có khả năng phân hủy sinh học.
- Phát triển đa dạng hóa các sản phẩm: tính năng của sản phẩm dệt may không chỉ giới hạn một tính năng trong một sản phẩm mà phát triển theo xu hướng tích hợp nhiều tính năng trên cùng một sản phẩm.
- Phát triển sản phẩm dệt may thông minh: sản phẩm dệt may thông minh được gắn cảm biến, thiết bị vi điện tử để theo dõi sức khỏe, theo dõi chuyển động và phản ứng của cơ thể với môi trường.
Tuy nhiên sản phẩm dệt may chức năng cũng có những hạn chế nhất định đó là tính sinh thái không cao do các sản phẩm dệt may chức năng thường được xử lý hoàn tất bằng các hóa chất nên thường gây ô nhiễm môi trường. Thời gian sử dụng sản phẩm ngắn do những hóa chất được xử lý hoàn tất trên vải chỉ có tác dụng trong một thời gian nhất định và thường bị tách ra bởi các chất tẩy hoặc quá trình giặt.
2. Sợi chức năng
Sợi chức năng có nhiều ưu điểm và khắc phục được những nhược điểm của quá trình xử lý hoàn tất tạo ra các sản phẩm dệt may chức năng. Các tính năng của sợi được tạo ra từ lúc tạo xơ hoặc sợi nên có thời gian sử dụng lâu hơn. Dễ dàng kết hợp thêm chức năng cho sản phẩm ở công đoạn dệt để tạo sản phẩm dệt thông minh hay sản phẩm dệt có hoạt tính sinh học. Việc sử dụng sợi chức năng giúp giảm thiểu được hóa chất sử dụng trong quá trình hoàn tất sản phẩm góp phần vào bảo vệ môi trường [1].
2.1. Lịch sử hình thành
Trước và sau chiến tranh thế giới lần II các loại sợi chống tia UV, chống hóa chất, chống cháy đã ra đời và bắt đầu được sử dụng.
Năm 1935 và 1941 sợi polyamide và polyester được chế tạo không chỉ có độ bền kéo đứt và độ giãn đứt cao mà còn có thêm nhiều đặc tính khác như độ co giãn đàn hồi tốt.
Năm 1960, các loại sợi chức năng như hút ẩm, khô nhanh và làm mát đã được phát triển như sợi Coolmax,…
Sau những năm 1970, các loại sợi hiệu năng cao như sợi Kevlar và sợi cacbon được sử dụng để sản xuất các loại sợi có độ bền cao, sợi chịu nhiệt.
Trong thế kỷ 21, đã phát triển việc sản xuất sợi kháng khuẩn nano bạc và sợi chức năng từ nguyên liệu tự nhiên như sợi rong biển [1].
2.2. Giới thiệu một số loại sợi chức năng
a) Sợi kháng khuẩn
Là loại sợi có khả năng ức chế sự sinh sôi và phát triển của vi khuẩn hoặc vi sinh vật. Sợi kháng khuẩn có thể được sản xuất từ các loại xơ tự nhiên có khả năng kháng khuẩn như xơ gai, xơ tre, xơ lanh hoặc sử dụng các loại xơ hóa học chứa thành phần kháng khuẩn được thêm vào trong quá trình sản xuất xơ [1].
Các nhà sản xuất hàng dệt may kháng khuẩn lớn thế giới nằm ở Trung Quốc, Hoa Kỳ, Đức và Nhật Bản, đây cũng là các quốc gia có thị phần vải kháng khuẩn lớn trên thế giới. Doanh thu toàn cầu của sợi kháng khuẩn y tế năm 2022 đạt 147,1 triệu USD và dự kiến sẽ đạt 181,7 triệu USD vào năm 2029. Tốc độ tăng trưởng hàng năm từ 2023 đến 2029 là 3,1%. Hiện tại, mức chi cho chăm sóc sức khỏe chiếm khoảng 10% GDP và tỷ lệ này sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới [1].
Hình 1. Sản phẩm áo dệt kim làm từ sợi kháng khuẩn nano bạc [1]
Hình 2. Vải kháng khuẩn từ xơ lanh [1]
b) Sợi thông minh có khả năng điều chỉnh nhiệt độ
Loại sợi này có khả năng tương tác với nhiệt độ cơ thể để hạ nhiệt khi trời nóng giúp làm mát cơ thể và ấm lên khi trời lạnh để giữ ấm cho cơ thể. Nó có thể hấp thụ nhiệt từ cơ thể thoát ra khi thời tiết nóng và thoát nhiệt đó ra ngoài. Ngược lại khi thời tiết lạnh nó sẽ giữ lại nhiệt của cơ thể để đảm bảo giữ ấm. Như vậy loại vải này tạo ra môi trường ổn định nhiệt độ cho cơ thể con người, các loại sợi này thường có nguồn gốc từ xelulo [1, 4].
Trung tâm Công nghệ nano và Vật liệu thông minh Bồ Đào Nha đã phát triển các viên nang kích thước nano làm từ tinh bột và chứa một lượng nhỏ chất sáp, có thể bám vĩnh viễn trên quần áo. Các viên nang nano này được đưa vào xơ sợi của quần áo để có thể thu năng lượng hồng ngoại do cơ thể phát ra và loại bỏ chúng ra ngoài khi trời nóng hoặc duy trì nhiệt cho cơ thể khi lạnh [1].
Hình 3. Cấu trúc của sợi có khả năng điều chỉnh nhiệt độ [1]
Một trong những ứng dụng của sợi có khả năng điều chỉnh nhiệt độ là sản xuất sợi giữ nhiệt, loại sợi này có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời hoặc cơ thể con người và chuyển nó thành năng lượng nhiệt giúp sưởi ấm cơ thể. Sợi này thường sử dụng để làm đồ lót hoặc dùng trong sản phẩm cách nhiệt [1].
c) Sợi làm mát
Trong quá trình sản xuất đã làm thay đổi cấu trúc của xơ làm tăng diện tích tiếp xúc của xơ với hơi ẩm và nhiệt nên tốc độ thải ẩm và thoát nhiệt nhanh. Hơn nữa với cấu trúc đặc biệt này không khí cũng dễ dàng luồn qua cấu trúc sợi để thoát ra ngoài giúp người mặc luôn dễ chịu, mát mẻ, thoáng mát [1].
Hình 4. Cấu tạo của xơ trong sợi làm mát [1]
Năm 2022, quy mô thị trường vải làm mát toàn cầu đạt 2,4 tỷ đô la Mỹ. dự kiến đến năm 2028 sẽ đạt 3,9 tỷ USD với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 8,4% từ năm 2022 đến năm 2028 [1].
d) Sợi thân thiện với làn da
Xơ protein được làm từ sữa bò có rất nhiều đặt tính quý như: thân thiện với làn da, tăng cường khả năng chống dị ứng của da và chống lão hóa. Loại sợi này thường sử dụng làm đồ lót, quần áo trẻ em,…[1].
Hình 5. (a) xơ sữa, (b) vải làm từ xơ sữa, (c) quần áo trẻ em làm từ xơ sữa [1]
e) Sợi có độ bền cao và chống mài mòn
Lợi sợi này có thể tạo ra loại vải có độ bền và khả năng chống mài mòn rất cao. Ngoài ra còn có khả năng giữ nhiệt tốt, với nhiệt độ bên ngoài là -30oC nhưng cảm giác sờ tay giống như ở nhiệt độ phòng. Vải có khả năng chịu được nhiệt độ cao đến 140oC trong 500 giờ mà vẫn duy trì được độ bền trên 80% [1].
2.3. Xu hướng phát triển của sợi chức năng
Phát triển bền vững: trong quá trình sản xuất sợi chức năng cần hướng tới việc bảo vệ môi trường, bảo tồn năng lượng và tái chế tài nguyên.
Đa chức năng: tích hợp nhiều chức năng trong một sợi đơn
Sợi thông minh: Sự kết hợp các vật liệu dệt truyền thống với các cảm biến hay linh kiện vi điện tử để tạo ra sợi có các chức năng như nhận thức, phản ứng và giao tiếp. Loại sợi này được ứng dụng trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe, thiết bị quân sự và giám sát môi trường [1].
Hình 6. Sản phẩm dệt may nhớ hình [1]
3. Kết luận
Việc phát triển xơ sợi và sản phẩm dệt may chức năng đã mở ra một hướng phát triển mới đầy tiềm năng trong lĩnh vực dệt may. Các loại vải sợi chức năng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như y tế, quân sự, dân sự,…Các sản phẩm dệt may chức năng thân thiện với môi trường ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Đây là một lĩnh vực có nhiều tiềm năng để phát triển và trong tương lai sẽ đóng góp nhiều cho sự phát triển của ngành Dệt May nói riêng và nền kinh tế nói chung.
4. Tài liệu tham khảo
[1]. https://hikingtextiles.com/research-about-functional-textiles-and-yarns/
[2]. Mazharul, I. K., (2021), Functional Textiles: Classification, Application and Market Review, Textile learner.net.
[3]. Hoàng Thị Lĩnh (2013), Xử lý hoàn tất sản phẩm dệt may, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[4].https://hikingtextiles.com/product/autumn-and-winter-yarns/temsmar-intelligent-thermo-regulation-rayon