Các sợi tổng hợp nhựa nhiệt dẻo, như sợi nylon và sợi polyester, có mức độ co rút cao. Điều này rất dễ nhận thấy nếu các sợi này tiếp xúc với nhiệt độ cao mà không có lực tác động, cản trở. Dưới những điều kiện này, cùng với sự co rút, những tính chất vật lý của sợi cũng thay đổi theo, đặc biệt là mô-đun, độ giãn dài và độ bền kéo. Trong nhiều ứng dụng, tiêu biểu là gia cường cho vật liệu đàn hồi, sự tiếp xúc của các sợi này với nhiệt độ cao là không thể tránh khỏi. Vì thế, các sợi phải được xử lý trước để giảm tối thiểu những biến đổi do nhiệt, tạo nên tính gia cường vật liệu tốt hơn và ổn định hơn.
Quá trình thường được sử dụng là xử lý sợi dưới điều kiện nhiệt độ cao và kéo căng. Bằng cách thay đổi điều kiện xử lý, những tính chất chung của sợi tạo thành có thể được điều chỉnh tới mức mong muốn. Ví dụ như trong trường hợp xử lý nhiệt – kéo căng sợi polyester đặc biệt, co rút thấp và mô-đun cao. Trong đó, một sợi không được xử lý, 3 sợi khác được xử lý ở nhiệt độ 235oC, lần lượt được kéo căng bằng lực bằng, nhỏ hơn và lớn hơn lực co rút. Trong cả ba trường hợp xử lý nhiệt, mức co rút của sợi ở 150oC giảm đi đáng kể so với trường hợp không xử lý nhiệt. Bên cạnh đó, lực kéo trong quá trình xử lý càng cao thì sợi tạo thành có mô-đun đàn hồi càng cao, ít biến dạng hơn dưới tác động của ngoại lực.
Đối với sợi nylon, tác động của quá trình xử lý nhiệt – kéo căng cũng tương tự. Đặc biệt, độ giãn dài tại điểm gãy của sợi nylon lớn hơn nhiều so với sợi polyester, khoảng 12 – 14% cho trường hợp kéo căng và 30% cho trường hợp nới lỏng. Tuy nhiên, xử lý nhiệt – kéo căng làm giảm tính mỏi và gia cường vật liệu trong điều kiện kéo căng động học. Để giải quyết vấn đề này, quá trình xử lý nhiệt – kéo căng sợi nylon được chia thành hai giai đoạn. Trong giai đoạn đầu, sự dụng lực kéo và nhiệt độ cao; trong giai đoạn sau, lực kéo thấp hơn và nhiệt độ cũng thấp hơn một chút.
Sợi aramid không phải là sợi nhựa nhiệt dẻo, nhưng quá trình xử lý nhiệt – kéo căng cũng mang lại nhiều lợi ích. Cơ chế của hiện tượng này chưa được hiểu rõ nhưng có thể giải thích thông qua độ ẩm. Độ ẩm ban đầu của sợi sau khi sản xuất là 4%, qua quá trình xử lý nhiệt, độ ẩm của sợi giảm xuống, ổn định khoảng 2% cùng với sự biến đổi cấu trúc hóa học của sợi. Điều này giúp cho sợi có một giá trị mô-đun ổn định, ngay cả dưới những tác động của sự tiếp xúc nhiệt và kéo căng sau đó. Để đạt được giá trị mô-đun tối ưu của sợi aramid, lực kéo căng khoảng 10 cN/Tex và nhiệt độ xử lý thấp nhất là 225oC.
Tham khảo từ tài liệu The Application of Textiles in Rubber, David B. Wootton, iSmithers Rapra Publishing, 2001, trang 90 - 94
(vtp-vlab-caosuviet)
