Dưới áp lực kép của biến đổi khí hậu và hạn chế tài nguyên, ngành dệt may đang trải qua một sự thay đổi mô hình sâu sắc.Sợi tổng hợp dựa trên dầu mỏ như polyester và nylon đã thống trị thị trường toàn cầu do chi phí sản xuất thấp và tính chất vật lý vượt trộiTuy nhiên, mô hình kinh tế tuyến tính phụ thuộc nhiên liệu hóa thạch này hiện đang phải đối mặt với những thách thức môi trường chưa từng có,từ ô nhiễm vi nhựa đến tiêu thụ năng lượng cao và phát thải hóa chất trong quá trình sản xuất.
Khi kiểm tra tủ quần áo của chúng ta, các vi nhựa được giải phóng trong khi giặt vải tổng hợp đi vào hệ sinh thái dưới nước thông qua chu kỳ nước, cuối cùng trở lại với con người thông qua chuỗi thức ăn.Ngành công nghiệp đang đứng ở ngã tư: tiếp tục theo con đường "năng lượng cao, ô nhiễm cao" hoặc chuyển sang các giải pháp thay thế bền vững?Sợi cellulose tái tạo từ bột gỗ và chất thải dệt may đã xuất hiện như một giải pháp quan trọng do khả năng phân hủy sinh học và tiềm năng sản xuất vòng kín.
Sản xuất sợi tổng hợp thông thường dựa trên các quy trình hóa dầu liên quan đến tiêu thụ năng lượng đáng kể và các hóa chất nguy hiểm.phân mảnh thành vi nhựa bềnTrong khi polyester tái chế (rPET) từ chai nhựa kéo dài tuổi thọ vật liệu, nó không giải quyết vấn đề ô nhiễm vi nhựa một cách cơ bản.
Lyocell và các sợi cellulose tái tạo tương tự sử dụng các hệ thống dung môi vòng kín như NMMO, giảm đáng kể dấu chân môi trường.các sợi này thường phải vật lộn với sự giữ bền ướt và độ dẻo dai của gãyNếu không đủ độ dẻo dai, sợi tái tạo phải đối mặt với những thách thức trong quá trình chế biến và giảm tuổi thọ sản phẩm, hạn chế khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Các quy trình Ioncell® đại diện cho một bước đột phá trong đúc dung môi, sử dụng chất lỏng ion như các dung môi xanh cho cellulose.Các chất lỏng ion có áp suất hơi thấp hơn và khả năng hòa tan cao hơn, cho phép chế biến các nguồn cellulose khác nhau bao gồm chất thải vải bông.
Trong quá trình chế biến Ioncell®, dung dịch cellulose được ép qua các dây quay đầu tiên đi qua một khoảng trống không khí nơi các chuỗi phân tử sắp xếp dưới căng thẳng trước khi đi vào bồn đông máu.Quá trình nhiệt động học không cân bằng phức tạp này xác định tính chất sợi cuối cùng thông qua kiểm soát chính xác tốc độ ép, tỷ lệ hút, chiều dài khoảng cách không khí, nhiệt độ bồn tắm và hình học dây quay.
Trong số các thông số quay, hình học dây quay đã được coi là cơ sở hạ tầng cố định hơn là một biến tối ưu hóa.Nghiên cứu của chúng tôi tiết lộ vai trò quan trọng của nó như là một "nhà điều hành ẩn trong chất lượng hình thành sợi.
Các dung dịch cellulose trải qua các trường cắt phức tạp trong các mạch máu dây xoắn. Tỷ lệ chiều dài - đường kính (L / D) ảnh hưởng đến sự thư giãn của dung dịch và lịch sử cắt.Nghiên cứu về dung dịch cellulose / [BMIM]CL cho thấy sự bất ổn thủy động lực gây ra các khiếm khuyết sợi bên trongCác thí nghiệm của chúng tôi xác nhận rằng không đủ chiều dài của mạch máu tạo ra sự phân bố căng thẳng cắt không đồng đều và các vết nứt nhỏ trên bề mặt.trong khi độ dài quá mức thúc đẩy tích lũy năng lượng đàn hồi và định hướng không đồng đều thông qua các hiệu ứng sưng.
Tối ưu hóa chính xác tỷ lệ L / D của dây quay cho phép định hướng trước được kiểm soát của chuỗi phân tử cellulose trong khi duy trì sự ổn định của ép.Dữ liệu thử nghiệm cho thấy sự cải thiện cân bằng trong cả kéo dài tại gãy và sức mạnhSự đột phá này vượt ra ngoài sự tập trung truyền thống vào các công thức hóa học hoặc các tham số vẽ bên ngoài.thể hiện cách kiểm soát cấu trúc vật lý cho phép tùy chỉnh hiệu suất.
Các phương pháp tối ưu hóa thử nghiệm và lỗi truyền thống chứng minh là không hiệu quả trong việc xử lý sự biến đổi vật liệu.chúng tôi đã phát triển các mô hình quy trình dự đoánĐiều này cho phép cơ cấu hình học quay ngược dựa trên các thông số kỹ thuật sợi mục tiêu.
Sự tiến bộ công nghệ này cho phép tái tạo chất lượng cao của chất thải dệt may.tái chế thực sự "sợi thành sợi" trở nên có thể đạt đượcKiểm soát vật lý chính xác bù đắp cho mức độ giảm polymerization tiềm năng trong nhiều chu kỳ tái chế.
Tương lai của sợi tái tạo hiệu suất cao nằm trong kiểm soát cấu trúc vi mô. Nghiên cứu hình học dây quay của chúng tôi cung cấp nền tảng lý thuyết cho công nghệ Ioncell®,nhưng đây chỉ là khởi đầu.Công việc trong tương lai sẽ nghiên cứu các hiệu ứng hình học đối với độ tinh thể và định hướng bằng cách sử dụng các kỹ thuật mô tả tiên tiến như khuếch tán tia X đồng trục và kính hiển vi điện tử.
Thông qua các phương pháp hóa học và vật lý kết hợp, sợi cellulose tái tạo sẽ đánh mất danh tiếng "hiệu suất trung bình" của họ để trở thành vật liệu dệt thông thường.Chuyển đổi này đại diện cho cả một yêu cầu môi trường và con đường của ngành công nghiệp hướng tới tăng trưởng chất lượng bền vữngKhi sợi tái tạo vượt qua các chất tổng hợp thông thường về độ bền và hiệu suất, chúng ta sẽ đạt được sự hòa hợp thực sự giữa thời trang và sinh thái,làm cho tính tuần hoàn trở thành đặc điểm xác định của ngành công nghiệp dệt may.
