Nghiên Cứu Công Nghệ Tạo Màu Móng Tay Giả Thẩm Mỹ Từ Latex Cao Su Thiên Nhiên

Công nghệ tạo màu móng tay giả từ latex cao su thiên nhiên đang trở thành xu hướng mới… 100 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh · 2019.

• Tác giả: Vũ Thị Hải Lam
• Người hướng dẫn: Th.S. Nguyễn Hưng Thủy
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học
• Đề tài: Công Nghệ Tạo Màu Móng Tay Giả Từ Latex Cao Su Thiên Nhiên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu và thương mại của ngón tay giả thẩm mỹ
• 1.1.1. Nhu cầu của ngón tay giả thẩm mỹ
• 1.1.2. Các nghiên cứu về ngón tay giả thẩm mỹ
• 1.1.2.1. Trên thế giới
• 1.1.2.2. Tại Việt Nam
• 1.1.3. Sản phẩm thương mại của ngón tay giả thẩm mỹ
• 1.1.3.1. Trên thế giới
• 1.1.3.2. Tại Việt Nam
• 1.2. Tổng quan về latex cao su thiên nhiên
• 1.2.1. Định nghĩa latex cao su thiên nhiên
• 1.2.2. Thành phần hóa học của latex cao su thiên nhiên
• 1.2.2.1. Hydrocarbon cao su
• 1.2.3. Phân loại latex cao su thiên nhiên
• 1.2.4. Tính chất latex cao su thiên nhiên
• 1.3. Sự lưu hóa cao su
• 1.3.1. Lưu hóa với lưu huỳnh
• 1.3.1.1. Cơ chế lưu hóa với lưu huỳnh
• 1.3.1.2. Đặc tính lưu hóa
• 1.3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cơ lý của cao su lưu hóa
• 1.4. Hóa chất phối trộn với latex cao su thiên nhiên
• 1.4.1. Định nghĩa và công dụng
• 1.4.2. Diethyl dithiocarbamate kẽm (EZ)
• 1.4.3. Chất trợ xúc tiến
• 1.4.3.1. Định nghĩa và công dụng
• 1.4.4. Chất phòng lão
• 1.4.4.1. Định nghĩa và công dụng
• 1.4.4.2. Butylated Hydroxy Toluene (BHT)
• 1.4.5. Chất làm đặc
• 1.4.6. Chất màu sử dụng cho cao su
• 1.5. Màu sắc của cao su
• 1.6. Cấu tạo và màu sắc của móng tay người
• 1.7. Qui trình gia công sản phẩm từ latex cao su thiên nhiên
• 1.7.1. Định hình sản phẩm
• 1.7.2. Hoàn tất- KCS
• 1.8. Các phương pháp đánh giá tính chất
• 1.8.1. Xác định tổng hàm lượng chất rắn của latex CSTN
• 1.8.2. Phương pháp đánh giá cơ tính
• 1.8.3. Phương pháp tồn trữ nhiệt
• 1.8.4. Phương pháp gia tốc thời tiết Q-UV
• 1.8.4.1. Mục đích sử dụng
• 1.8.4.2. Nguyên lý hoạt động
• 1.8.4.3. Thiết bị phân tích
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp thực nghiệm
• 2.1.1. Nguyên vật liệu và đơn phối liệu
• 2.1.1.1. Nguyên vật liệu
• 2.1.1.2. Thiết bị- dụng cụ thí nghiệm
• 2.1.1.3. Qui trình thực nghiệm
• 2.1.1.3.1. Cách tạo khuôn
• 2.1.1.3.2. Cách tạo huyền phù nguyên liệu
• 2.1.1.3.3. Phương pháp làm ngón tay giả
• 2.1.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.1.2.1. Phương pháp nghiên cứu
• 2.1.2.2. Chọn các yếu tố khảo sát
• 2.1.2.3. Khảo sát màu móng tay người
• 2.1.2.4. Khảo sát cách tạo móng của ngón tay giả thẩm mỹ
• 2.1.2.5. Khảo sát lớp ngoài của móng tay
• 2.1.2.6. Khảo sát màu lớp trong móng tay
• 2.1.2.7. Khảo sát độ bền màu móng tay
• 2.1.2.9. Khảo sát tính ứng dụng
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Kết quả khảo sát màu móng tay người
• 3.2. Kết quả khảo sát cách tạo móng của ngón tay giả thẩm mỹ
• 3.3. Kết quả khảo sát màu lớp ngoài móng tay
• 3.4. Kết quả khảo sát màu lớp trong móng tay
• 3.5. Kết quả khảo sát độ bền màu móng tay
• 3.6. Kết quả khảo sát cơ tính
• 3.7. Kết quả khảo sát tính ứng dụng
• 3.8. Sử dụng sơn móng tay
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ tạo màu móng tay giả từ latex cao su thiên nhiên

Công nghệ tạo màu móng tay giả từ latex cao su thiên nhiên đang trở thành xu hướng mới trong ngành công nghiệp thẩm mỹ. Sản phẩm này không chỉ đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ mà còn mang lại giá trị kinh tế cho người tiêu dùng. Việc sử dụng latex cao su tự nhiên giúp tạo ra những bộ móng tay giả có màu sắc tự nhiên, an toàn cho sức khỏe và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển công nghệ tạo màu cho móng tay giả, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường.

1.1. Định nghĩa và ứng dụng của latex cao su thiên nhiên

Latex cao su thiên nhiên là một chất lỏng nhũ tương chứa các hạt cao su, được chiết xuất từ cây cao su. Chất liệu này có tính đàn hồi và độ bền cao, phù hợp cho việc sản xuất móng tay giả. Sản phẩm từ latex không chỉ an toàn mà còn có khả năng tái chế, góp phần bảo vệ môi trường.

1.2. Lợi ích của việc sử dụng công nghệ tạo màu mới

Công nghệ tạo màu mới giúp tạo ra những màu sắc phong phú cho móng tay giả, từ đó đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ đa dạng của người tiêu dùng. Sản phẩm không chỉ đẹp mà còn bền màu, giúp người sử dụng tự tin hơn trong giao tiếp hàng ngày.

II. Vấn đề và thách thức trong sản xuất móng tay giả

Mặc dù công nghệ tạo màu từ latex cao su thiên nhiên mang lại nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình sản xuất. Các vấn đề như độ bền màu, khả năng chống lão hóa và chi phí sản xuất là những yếu tố cần được giải quyết. Việc nghiên cứu và cải tiến quy trình sản xuất là cần thiết để nâng cao chất lượng sản phẩm.

2.1. Độ bền màu và khả năng chống lão hóa

Độ bền màu của móng tay giả phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu và quy trình sản xuất. Cần nghiên cứu các chất phụ gia để cải thiện khả năng chống lão hóa, giúp sản phẩm duy trì màu sắc lâu dài.

2.2. Chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm

Chi phí sản xuất là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá thành của móng tay giả. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và sử dụng nguyên liệu sẵn có sẽ giúp giảm giá thành, từ đó tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.

III. Phương pháp nghiên cứu và sản xuất móng tay giả

Để phát triển công nghệ tạo màu cho móng tay giả, cần áp dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học hiện đại. Quy trình sản xuất bao gồm việc khảo sát màu sắc, công thức pha màu và đánh giá tính chất cơ lý của sản phẩm. Các thí nghiệm sẽ giúp xác định công thức tối ưu cho sản phẩm.

3.1. Khảo sát màu sắc và công thức pha màu

Khảo sát màu sắc của móng tay người thật là bước đầu tiên trong việc phát triển công thức pha màu. Các màu sắc cơ bản sẽ được xác định và điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu của người tiêu dùng.

3.2. Đánh giá tính chất cơ lý của sản phẩm

Đánh giá tính chất cơ lý của móng tay giả là rất quan trọng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng. Các phương pháp như kiểm tra độ bền kéo, độ bền màu sẽ được áp dụng để đánh giá hiệu quả của sản phẩm.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ tạo màu từ latex cao su thiên nhiên có thể áp dụng vào sản xuất thực tế. Sản phẩm không chỉ đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ mà còn có giá thành hợp lý, phù hợp với người tiêu dùng Việt Nam. Việc phát triển sản phẩm này sẽ góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống cho người khuyết tật.

4.1. Kết quả khảo sát màu sắc móng tay người

Khảo sát cho thấy màu sắc của móng tay người rất đa dạng, từ hồng nhạt đến hồng đậm. Kết quả này sẽ là cơ sở để phát triển công thức pha màu cho sản phẩm.

4.2. Đánh giá tính ứng dụng của sản phẩm

Sản phẩm móng tay giả từ latex cao su thiên nhiên đã được thử nghiệm và đánh giá tích cực về tính ứng dụng. Người tiêu dùng cho biết sản phẩm có độ bền màu tốt và cảm giác tự nhiên khi sử dụng.

V. Kết luận và tương lai của công nghệ tạo màu móng tay giả

Công nghệ tạo màu từ latex cao su thiên nhiên không chỉ mang lại giá trị thẩm mỹ mà còn có tiềm năng phát triển lớn trong tương lai. Việc nghiên cứu và cải tiến quy trình sản xuất sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Sản phẩm này hứa hẹn sẽ trở thành lựa chọn phổ biến cho người tiêu dùng.

5.1. Tầm nhìn tương lai cho sản phẩm

Với sự phát triển của công nghệ, sản phẩm móng tay giả từ latex cao su thiên nhiên có thể mở rộng ra thị trường quốc tế. Việc nghiên cứu thêm về tính năng và ứng dụng sẽ giúp sản phẩm trở nên đa dạng hơn.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu về các chất phụ gia và quy trình sản xuất để cải thiện chất lượng sản phẩm. Việc hợp tác với các chuyên gia trong ngành sẽ giúp nâng cao hiệu quả nghiên cứu và phát triển sản phẩm.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, lực lượng lao động tại Việt Nam phải đối mặt với nhiều nguy cơ tai nạn lao động dẫn đến các thương tật vĩnh viễn, đặc biệt là tình trạng khuyết tật cụt ngón tay. Mất ngón tay không chỉ gây trở ngại lớn trong sinh hoạt và lao động thường ngày mà còn ảnh hưởng nặng nề đến tâm lý, làm giảm sự tự tin trong giao tiếp xã hội của người bệnh, nhất là những người khuyết tật còn trẻ tuổi. Theo số liệu thống kê được tác giả trích dẫn trong văn bản, Việt Nam có khoảng 10% dân số là người khuyết tật (tương đương 8,6 triệu người, trong đó có khoảng 2 triệu trẻ em), nhưng tỷ lệ tiếp cận các dụng cụ phục hồi chức năng còn rất thấp; chỉ khoảng 1/5 trẻ em khuyết tật được sử dụng tay chân giả và dụng cụ chỉnh hình.

Về mặt thương mại, phần lớn sản phẩm ngón tay giả thẩm mỹ trên thị trường hiện nay được chế tạo từ vật liệu cao su silicone hoặc nhựa PVC với giá thành rất cao. Tại thị trường Âu - Mỹ, sản phẩm ngón tay giả của công ty Dianheht có giá khoảng 700 USD; tại Nhật Bản chi phí có thể lên tới 2.000 đến 3.000 USD/ngón; trước năm 2005 người bệnh Việt Nam thường phải sang Thái Lan làm ngón thẩm mỹ với chi phí khoảng 1.000 USD hoặc lấy dấu gửi sang Pháp gia công với chi phí khoảng 10 triệu đồng/ngón. Tại các cơ sở chuyên khoa trong nước như Xưởng dụng cụ chỉnh hình của Bệnh viện Phục hồi chức năng – Điều trị bệnh nghề nghiệp TP.HCM hay Bệnh viện Chỉnh hình và Phục hồi chức năng TP.HCM, ngón tay giả bằng silicone có giá dao động từ 1,2 đến 2 triệu đồng/ngón. Do ngón giả thẩm mỹ có tuổi thọ trung bình khoảng 3 năm là phải thay mới để phù hợp với sự thay đổi của mỏm cụt và độ lão hóa của vật liệu, mức chi phí này tạo thành gánh nặng kinh tế kéo dài suốt đời đối với người lao động thu nhập thấp.

Trong khi đó, Việt Nam có nguồn tài nguyên mủ cao su thiên nhiên (Hevea Brasiliensis) dồi dào, giá thành rẻ, gia công trong hệ dung môi nước thân thiện với môi trường và có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn so với cao su tổng hợp gốc dầu mỏ. Trước đó, các nghiên cứu tại Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM của Phan Thanh Nam (2015) về công nghệ sản xuất sản phẩm rỗng từ cao su latex và Nguyễn Tấn Nghĩa (2018) về công nghệ giả da trên nền cao su thiên nhiên đã tạo được ngón tay giả có hình dáng và màu da mô phỏng ngón tay thật, nhưng chưa giải quyết được phần tạo màu móng tay. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vũ Thị Hải Lam được thực hiện nhằm hoàn thiện mắt xích kỹ thuật này.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài gồm:

1. Khảo sát đặc điểm màu sắc móng tay tự nhiên trên tập mẫu người Việt Nam thực tế.
2. Thiết lập công thức phối chế màu móng và quy trình tạo huyền phù nguyên liệu phù hợp với hệ latex cao su thiên nhiên.
3. Khảo sát, so sánh và lựa chọn phương pháp gia công tạo móng tối ưu trên khuôn thạch cao ngón tay giả.
4. Đánh giá tính chất cơ lý, độ bền màu (gia tốc thời tiết Q-UV), khả năng chịu lão hóa nhiệt của móng tay thành phẩm và so sánh với vật liệu silicone thương mại.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Móng tay giả thẩm mỹ chế tạo từ latex cao su thiên nhiên.
• Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát màu sắc móng tay trên 50 người Việt Nam trong độ tuổi từ 18 đến 30; tập trung vào công thức pha màu, quy trình công nghệ gia công tạo màu và các chỉ tiêu độ bền màu, cơ lý của móng tay giả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên các nền tảng lý thuyết hóa học polymer, kỹ thuật gia công mủ cao su, giải phẫu học móng và đo lường màu sắc:

• Bản chất latex cao su thiên nhiên: Hệ keo nhũ tương của các hạt hydrocarbon cis-1,4-polyisoprene phân tán trong môi trường nước (serum). Latex chứa khoảng 30-40% cao su khô (ở mủ ly tâm đậm đặc đạt khoảng 55-60%), 52-70% nước, cùng các thành phần phi cao su gồm protein (2-3%), lipid (1-2%), glucid (1%) và khoáng chất (0,3-0,7% gồm Mg, Ca, K, Na, Cu, Fe...). Màu vàng tự nhiên của mủ cao su do các tiểu cầu Frey-Wyssling (chứa carotenoid, tocotrienol) quy định.
• Cơ chế lưu hóa cao su bằng lưu huỳnh: Quá trình tạo cầu nối hóa học monosulfur, disulfur hoặc polysulfur giữa các mạch đại phân tử polyisoprene tại vị trí carbon $\alpha$-methylene dưới tác dụng của nhiệt. Để hạ nhiệt độ và rút ngắn thời gian phản ứng, hệ lưu hóa sử dụng chất xúc tiến cực nhanh Diethyl dithiocarbamate kẽm (EZ) kết hợp chất trợ xúc tiến vô cơ Kẽm oxit (ZnO) và acid béo Axit stearic (tạo savon kẽm tăng hoạt), chất phòng lão hóa nhiệt oxy hóa Butylated Hydroxy Toluene (BHT), cùng chất làm đặc Cellulose Ether (HEC).
• Hệ chất màu cho cao su: Sử dụng các loại bột màu chịu nhiệt từ 100-200°C, không tan trong cao su và dung môi, bền sáng gồm Manganese Violet (bột màu tím), Reborn Soft Pink (bột màu hồng) và Dark Translucent (bột màu nude). Chất trợ phân tán Tamol (hãng Dow Chemical) được sử dụng để nghiền phân tán các chất bột không tan trong nước thành hệ huyền phù bền vững.
• Mô hình không gian màu CIE L*a*b*: Xác định màu sắc theo 3 trục tọa độ: $L^$ biểu thị độ sáng (0 là đen, 100 là trắng), $a^$ biểu thị trục đỏ (dương) - lục (âm), $b^$ biểu thị trục vàng (dương) - lam (âm). Sai biệt màu tổng hợp giữa hai trạng thái được tính bằng công thức: $$\Delta E^_{ab} = \sqrt{(\Delta L^)^2 + (\Delta a^)^2 + (\Delta b^)^2}$$ Khi $\Delta E^ > 1$, mắt người bình thường bắt đầu nhận biết được sự khác biệt màu sắc; khi $\Delta E^* < 1$, sự khác biệt không thể phân biệt bằng mắt thường.
• Cấu tạo giải phẫu móng tay người: Gồm đĩa móng (nail plate) bằng keratin trong suốt nằm trên giường móng (nail bed) nhiều mao mạch nuôi dưỡng tạo nên sắc hồng; liềm móng (lunula) hình bán nguyệt màu trắng đục ở gốc móng; và nếp gấp biểu bì (cuticle/eponychium).

Phương pháp thực nghiệm và thiết bị đánh giá:

• Xác định tổng hàm lượng chất rắn (TSC) của mủ cao su theo tiêu chuẩn TCVN 6315:2015 bằng phương pháp sấy mẫu ở 105°C ± 5°C đến khối lượng không đổi.
• Đánh giá cơ tính kéo đứt (độ bền kéo Stress Yield, độ giãn dài) theo tiêu chuẩn ASTM D-882 trên máy kéo nén vạn năng.
• Phương pháp tồn trữ nhiệt theo tiêu chuẩn JIS K 5400: Đặt mẫu liên tục trong 7 ngày tại tủ sấy ở nhiệt độ 60°C, sau đó đo lại thông số cơ tính theo ASTM D-882 nhằm so sánh mức độ suy giảm cơ tính giữa cao su thiên nhiên phối trộn và cao su silicone.
• Phương pháp gia tốc thời tiết: Sử dụng máy thử nghiệm lão hóa tia cực tím QUV-XHS340 mô phỏng tác động phá hủy của ánh sáng UV bước sóng ngắn kết hợp chu trình ngưng tụ ẩm ở nhiệt độ cao; đo độ biến thiên màu sắc $\Delta E^*$ bằng máy so màu quang phổ X-rite Ci7500.
• Khảo sát thực tế: Khảo sát trực tiếp màu sắc móng tay trên 50 người tình nguyện tại TP. Hồ Chí Minh. Nguồn nguyên liệu latex ly tâm (hàm lượng rắn 55%) có xuất xứ Việt Nam; các phụ gia và bột màu chuyên dụng được cung cấp qua kênh thương mại hóa chất kỹ thuật.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận và tình hình thực tế liên quan đến đề tài. Tác giả phân tích nhu cầu cấp thiết của ngón tay giả thẩm mỹ trong việc bảo vệ mỏm cụt nhạy cảm, cải thiện chức năng cầm nắm nhẹ và nâng đỡ tâm lý cho người bệnh. Tổng quan các công trình nghiên cứu trên thế giới cho thấy phần lớn nghiên cứu học thuật tập trung vào nhận diện ngón tay giả nhằm phục vụ an ninh sinh trắc học (phân tích biến dạng da của Antonelli 2006, cảm biến mùi da của Baldisserra 2006, nhận diện tĩnh mạch ngón tay 2014), trong khi các cải tiến chế tạo ngón giả thẩm mỹ đều thuộc bí mật kinh doanh của các công ty thiết bị y tế. Tại Việt Nam, các sản phẩm thương mại bằng silicone có giá thành cao, chưa có sản phẩm thương mại nào được sản xuất từ cao su thiên nhiên. Chương này cũng trình bày chi tiết bản chất hóa học, thành phần khoáng và tính chất cơ lý của latex cao su thiên nhiên; động học và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lưu hóa với lưu huỳnh (thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ chất lưu hóa và xúc tiến); tính chất các hóa chất phụ gia (EZ, ZnO, acid stearic, BHT, HEC); phân tích giải phẫu móng tay người; quy trình 6 bước gia công sản phẩm latex (cân đong, khuấy trộn, định hình, lưu hóa, giải nhiệt, hoàn tất KCS); và nguyên lý các phương pháp kiểm tra theo tiêu chuẩn TCVN 6315:2015, ASTM D-882, JIS K 5400, mô hình màu CIE L*a*b*.

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị mẫu và các bước tiến hành thực nghiệm. Tác giả tiến hành tạo hệ huyền phù các chất rắn không tan trong nước (lưu huỳnh, EZ, ZnO, acid stearic, BHT) bằng máy nghiền bi với chất trợ phân tán Tamol và chất làm đặc HEC nhằm ngăn ngừa hiện tượng kết tụ và lắng cặn khi phối trộn vào latex. Đề tài sử dụng thạch cao vàng để lấy dấu ngón tay thật và chế tạo các dạng khuôn thử nghiệm. Nội dung thực nghiệm tập trung vào 5 nội dung chính:

1. Khảo sát đặc điểm màu sắc móng tay trên 50 đối tượng thực tế.
2. Thử nghiệm 4 phương pháp công nghệ tạo móng giả: ghép nửa khuôn mặt trên của ngón tay, ghép khuôn khuyết một mặt đốt đầu ngón tay, gia công móng riêng đã lưu hóa rồi gắn lên thân ngón, và vẽ tạo hình móng trực tiếp lên khuôn thạch cao trước khi đúc ngón tay.
3. Khảo sát công thức màu lớp ngoài: Thử nghiệm các đơn phối liệu lớp ngoài không màu (MCS), không có lớp ngoài (KN), lớp ngoài tông nude 1 (N1) và nude 2 (N2) từ bột màu Dark Translucent nhằm che bớt sắc vàng của nền cao su.
4. Khảo sát công thức màu lớp trong: Phối hợp bột màu Reborn Soft Pink và Manganese Violet theo các tỷ lệ khác nhau để tạo màu hồng nền và tạo hình liềm móng màu trắng.
5. Chuẩn bị mẫu và thiết lập chế độ kiểm tra độ bền màu trên máy QUV-XHS340, đo quang phổ X-rite Ci7500, đo cơ tính ASTM D-882 và ủ nhiệt lão hóa theo JIS K 5400.

Chương 3: Kết quả và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm thu được và thảo luận chuyên sâu:

• Phân loại màu móng người thật: Dữ liệu từ 50 mẫu khảo sát cho thấy màu móng người Việt Nam phân bố thành 4 nhóm sắc thái chính: Hồng nhạt, Hồng đậm, Hồng trắng và Hồng tím; liềm móng xuất hiện rõ nhất ở ngón cái với màu trắng bán nguyệt đặc trưng.
• Đánh giá 4 phương pháp gia công tạo móng: Phương pháp 1 (ghép nửa khuôn) và Phương pháp 2 (ghép khuôn đốt đầu) đều để lại đường gờ nối khuôn rất rõ trên bề mặt, làm hỏng độ nhẵn và tính thẩm mỹ tự nhiên. Phương pháp 3 (gắn móng đã lưu hóa vào thân ngón) gặp nhược điểm liên kết bề mặt kém bền, dễ bong tróc mép do cao su đã qua lưu hóa khó bám dính cơ học với lớp mủ mới. Phương pháp 4 (vẽ trực tiếp các lớp màu móng lên bề mặt khuôn thạch cao ngón tay rồi mới tiến hành tráng các lớp mủ cao su tạo thân ngón) đạt hiệu quả cao nhất: móng và thân ngón liên kết đồng nhất thành một khối trong quá trình lưu hóa, viền móng liền lạc, không lộ khuyết tật.
• Tối ưu hóa màu sắc lớp trong và lớp ngoài: Lớp ngoài màu nude mờ (mẫu N1) xử lý triệt để ánh vàng tự nhiên của cao su, tạo độ đục nhẹ giống chất sừng đĩa móng thật. Lớp trong sử dụng công thức kết hợp bột màu hồng và lượng nhỏ màu tím tái hiện chính xác sắc hồng của mao mạch dưới giường móng. Lớp sơn bóng ngoài cùng tạo độ phản quang trơn láng tự nhiên của móng tay.
• Kết quả độ bền màu: Phép đo $\Delta E^*$ trên máy X-rite Ci7500 sau chu trình thử nghiệm gia tốc thời tiết bằng máy QUV cho thấy các hạt màu vô cơ và hữu cơ có độ bền màu cao; mức độ đổi màu nằm trong ngưỡng cho phép sau khoảng thời gian mô phỏng tương đương 1 năm sử dụng thực tế ngoài trời.
• Kết quả cơ tính và độ bền nhiệt: Cao su thiên nhiên lưu hóa có độ mềm dẻo và độ bền kéo đáp ứng tốt yêu cầu ôm sát mỏm cụt ngón tay. Tuy nhiên, thử nghiệm tồn trữ nhiệt ở 60°C trong 7 ngày theo JIS K 5400 cho thấy ứng suất kéo (Stress Yield) của cao su thiên nhiên suy giảm nhanh hơn so với cao su silicone do hiện tượng nhiệt oxy hóa cắt mạch mạch polyisoprene.
• Phân tích chi phí: Bảng tính giá thành cho thấy sản phẩm ngón tay giả chế tạo từ latex cao su thiên nhiên có chi phí nguyên liệu thấp hơn nhiều lần so với các sản phẩm làm bằng cao su silicone thương phẩm trên thị trường.

Kết quả và đóng góp

Các kết quả định lượng và phát hiện công nghệ chính của đề tài bao gồm:

• Xác lập cơ sở dữ liệu màu móng tay người Việt Nam gồm 4 nhóm màu chủ đạo (Hồng nhạt, Hồng đậm, Hồng trắng, Hồng tím) kèm đặc điểm liềm móng trên tập khảo sát 50 người (18-30 tuổi).
• Xây dựng thành công đơn phối liệu huyền phù và công thức phối màu móng giả từ latex cao su thiên nhiên (DRC 55%) sử dụng hệ màu chịu nhiệt Manganese Violet, Reborn Soft Pink, Dark Translucent kết hợp hệ lưu hóa S/EZ/ZnO/Acid stearic và phụ gia HEC, Tamol, BHT.
• Hoàn thiện quy trình công nghệ tạo hình: Khẳng định phương pháp vẽ trực tiếp lớp móng nhiều lớp lên khuôn thạch cao trước khi đổ mủ đúc thân ngón là giải pháp kỹ thuật tối ưu, loại bỏ hoàn toàn đường nối ghép khuôn và ngăn ngừa bong tróc cơ học.
• Dữ liệu thử nghiệm gia tốc thời tiết Q-UV và đo quang phổ X-rite Ci7500 chứng minh móng tay giả đạt độ bền màu tương đương 1 năm sử dụng thực tế.

Bảng so sánh tổng hợp các đặc tính kỹ thuật và công nghệ giữa ngón tay giả từ latex cao su thiên nhiên (kết quả nghiên cứu của tác giả) và ngón tay giả cao su silicone thương mại (dữ liệu tác giả tổng hợp trong luận văn):

Tiêu chí so sánh	Ngón/móng tay giả từ Latex cao su thiên nhiên	Ngón tay giả từ Cao su Silicone thương mại
Nguồn gốc nguyên liệu	Mủ cây cao su thiên nhiên (Hevea Brasiliensis), nguồn nội địa dồi dào	Nhập khẩu từ nước ngoài, nguồn gốc tổng hợp từ dầu mỏ
Dung môi phân tán	Hệ nước, thân thiện môi trường, phân hủy sinh học tốt	Thường sử dụng dung môi hữu cơ hoặc hệ đóng rắn hai thành phần
Giá thành sản phẩm	Thấp, phù hợp với người lao động có thu nhập thấp	Rất cao (1,2 - 2 triệu VNĐ tại VN; 700 - 3.000 USD tại nước ngoài)
Phương pháp tạo móng	Vẽ tạo màu trực tiếp lên khuôn thạch cao trước khi đúc thân	Đúc khuôn phức tạp hoặc vẽ bề mặt chuyên biệt
Khả năng chịu nhiệt (JIS K 5400)	Kém bền nhiệt hơn; dễ bị lão hóa nhiệt oxy hóa ở nhiệt độ cao (>60°C)	Độ bền nhiệt cao, tính chất cơ lý ổn định ở dải nhiệt độ rộng
Độ bền màu (QUV)	Ổn định tốt sau thời gian mô phỏng tương đương 1 năm	Độ bền màu và bền quang học rất cao
Đặc tính cơ lý khi mang	Mềm, mỏng, đàn hồi tốt, ôm sát mỏm cụt tự nhiên	Mềm dẻo, bền kéo cao, kháng xé tốt

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật từ tác giả:

• Cần khuyến cáo người sử dụng tránh để sản phẩm tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc phơi nắng gắt trong thời gian dài nhằm hạn chế quá trình lão hóa nhiệt oxy hóa làm suy giảm tính đàn hồi và biến màu cao su.
• Phủ thêm một lớp sơn bóng chuyên dụng mỏng lên bề mặt móng sau khi hoàn tất nhằm tái tạo độ trơn láng của đĩa móng thật, đồng thời tạo màng chắn bảo vệ màng cao su khỏi cọ xát cơ học và bụi bẩn.

Đóng góp của khóa luận:

• Bổ sung giải pháp công nghệ tạo màu móng tay giả – mắt xích kỹ thuật còn thiếu trong chuỗi đề tài nghiên cứu chế tạo ngón tay giả thẩm mỹ bằng latex cao su thiên nhiên tại Việt Nam (kế thừa các nghiên cứu của Phan Thanh Nam 2015 và Nguyễn Tấn Nghĩa 2018).
• Mở ra khả năng tự chủ công nghệ sản xuất ngón tay giả thẩm mỹ giá rẻ từ nguồn tài nguyên thiên nhiên trong nước, phục vụ mục tiêu hỗ trợ phục hồi chức năng và tái hòa nhập cộng đồng cho người lao động nghèo bị tai nạn lao động.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Tính kháng lão hóa nhiệt của vật liệu cao su thiên nhiên còn hạn chế: Dưới tác động nhiệt độ cao liên tục (thử nghiệm 60°C trong 7 ngày theo JIS K 5400), cao su thiên nhiên bị suy giảm cơ tính nhanh hơn đáng kể so với silicone.
• Tập mẫu khảo sát màu móng thực tế mới dừng lại ở quy mô 50 người trong độ tuổi 18 đến 30, chưa đại diện đầy đủ cho các nhóm tuổi khác hoặc các bệnh lý móng đặc thù.
• Khóa luận chưa đánh giá mức độ tương thích sinh học lâu dài đối với mỏm cụt, đặc biệt là nguy cơ dị ứng do các protein tồn dư tự nhiên trong mủ cao su latex.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Thử nghiệm phối hợp thêm các hệ chất kháng lão hóa phối hợp (kháng quang hủy, kháng ozone) hoặc nghiên cứu lớp phủ bảo vệ nano bề mặt nhằm kéo dài tuổi thọ sản phẩm dưới ánh sáng mặt trời và nhiệt độ cao.
• Mở rộng khảo sát ngân hàng dữ liệu màu móng và da ngón tay trên nhiều nhóm lứa tuổi và ngành nghề lao động khác nhau.
• Nghiên cứu áp dụng các công nghệ tinh chế, khử protein trong latex mủ cao su thiên nhiên nhằm loại trừ triệt để nguy cơ gây kích ứng da cho người mang chi giả.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu học thuật có giá trị tham khảo cụ thể cho các nhóm đối tượng:

• Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Kỹ thuật Vật liệu Polymer và Cao su: Tài liệu cung cấp hướng dẫn chi tiết về kỹ thuật chế tạo huyền phù cho các chất phụ gia không tan (S, ZnO, EZ, BHT, acid stearic) bằng chất trợ phân tán Tamol và chất làm đặc HEC; quy trình phối màu màng cao su mỏng; và quy trình kiểm tra chỉ tiêu cơ lý - lão hóa theo các tiêu chuẩn quốc tế (ASTM D-882, JIS K 5400, TCVN 6315:2015).
• Kỹ sư công nghệ y sinh, kỹ thuật viên xưởng chỉnh hình và sản xuất dụng cụ trợ vận: Tham khảo phương pháp đúc khuôn thạch cao ngón tay và kỹ thuật vẽ tạo hình móng giả thẩm mỹ tích hợp trực tiếp vào sản phẩm mà không dùng mối nối cơ học.
• Các phần nội dung đáng tham khảo nhất:
  • Bảng đơn phối liệu huyền phù và tỷ lệ phối trộn hóa chất lưu hóa trong Chương 2.
  • Quy trình kỹ thuật vẽ móng trực tiếp lên khuôn thạch cao ngón tay (Mục 2.2 và 3.2).
  • Phương pháp luận đo lường và đánh giá biến thiên màu sắc trên mô hình CIE L*a*b* bằng thiết bị QUV và máy so màu quang phổ X-rite Ci7500.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả lại chọn nguyên liệu latex cao su thiên nhiên thay vì cao su silicone để làm ngón tay và móng tay giả thẩm mỹ?

Tác giả lựa chọn latex cao su thiên nhiên vì Việt Nam có sản lượng cây cao su dồi dào, giá thành nguyên liệu thấp hơn rất nhiều lần so với cao su silicone nhập khẩu. Cao su thiên nhiên gia công trong hệ dung môi nước thân thiện với môi trường và có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn cao su tổng hợp từ dầu mỏ. Việc sử dụng cao su thiên nhiên nhằm hạ giá thành ngón tay giả xuống mức người lao động nghèo bị tai nạn lao động tại Việt Nam có thể tiếp cận và thay mới định kỳ.

2. Có bao nhiêu phương pháp tạo móng tay giả được thử nghiệm trong đề tài, và phương pháp nào cho kết quả tối ưu nhất?

Đề tài đã tiến hành thử nghiệm 4 phương pháp công nghệ tạo móng giả:

1. Ghép nửa khuôn mặt trên của ngón tay.
2. Ghép khuôn khuyết một mặt đốt đầu ngón tay.
3. Gia công móng tay đã lưu hóa riêng rồi gắn lên thân ngón tay đã lưu hóa.
4. Vẽ trực tiếp các lớp màu móng lên bề mặt khuôn thạch cao của ngón tay trước khi tráng mủ tạo thân ngón. Kết quả cho thấy Phương pháp 4 là tối ưu nhất vì tạo ra sản phẩm liền khối hoàn chỉnh sau khi lưu hóa, viền móng sắc nét tự nhiên, không để lại vết gờ nối khuôn như Phương pháp 1, 2 và không bị bong tróc mép như Phương pháp 3.

3. Hệ màu CIE L*a*b* và chỉ số $\Delta E^*$ được ứng dụng như thế nào trong việc kiểm soát chất lượng móng tay giả?

Hệ màu CIE L*a*b* mô tả màu sắc qua 3 tọa độ: độ sáng $L^$, trục đỏ - lục $a^$, và trục vàng - lam $b^$. Độ sai lệch màu sắc $\Delta E^$ được tính toán bằng khoảng cách hình học giữa hai tọa độ màu trước và sau thử nghiệm. Tác giả sử dụng chỉ số $\Delta E^$ đo từ máy so màu quang phổ X-rite Ci7500 để định lượng mức độ phai màu của các mẫu móng sau khi trải qua chu trình chiếu xạ tia cực tím và ngưng tụ ẩm trên máy gia tốc thời tiết QUV-XHS340; giá trị $\Delta E^ \le 1$ chứng minh mắt người không nhận thấy sự biến đổi màu sắc, đảm bảo độ bền thẩm mỹ cho sản phẩm.

4. Khảo sát thực tế trên 50 người Việt Nam cho thấy màu móng tay tự nhiên phân thành các nhóm nào?

Khảo sát trên 50 người Việt Nam trong độ tuổi từ 18 đến 30 chỉ ra rằng móng tay người tự nhiên gồm 4 nhóm sắc thái chính: Hồng nhạt, Hồng đậm, Hồng trắng và Hồng tím. Đĩa móng có màu hồng do hệ thống mao mạch dưới giường móng nuôi dưỡng, phần gốc móng xuất hiện liềm móng màu trắng hình bán nguyệt (nhìn thấy rõ nhất ở ngón tay cái).

5. Hạn chế lớn nhất về cơ lý của sản phẩm móng tay giả từ cao su thiên nhiên so với silicone sau thử nghiệm nhiệt là gì?

Hạn chế lớn nhất là khả năng kháng lão hóa nhiệt. Qua thử nghiệm tồn trữ nhiệt ở 60°C trong 7 ngày liên tục theo tiêu chuẩn JIS K 5400, độ bền kéo (Stress Yield đo theo ASTM D-882) của màng cao su thiên nhiên bị suy giảm nhanh hơn rõ rệt so với cao su silicone do cao su thiên nhiên dễ bị phản ứng nhiệt oxy hóa cắt đứt các mạch phân tử polyisoprene.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Vũ Thị Hải Lam đã nghiên cứu và làm chủ công nghệ tạo màu móng tay giả thẩm mỹ trên nền latex cao su thiên nhiên, giải quyết triệt để khuyết tật thẩm mỹ của các nghiên cứu ngón tay giả trước đó. Bằng việc phân loại 4 nhóm màu móng người Việt và tối ưu hóa kỹ thuật vẽ móng nhiều lớp trực tiếp trên khuôn thạch cao, đề tài đã tạo ra sản phẩm móng liền khối có độ bóng mờ, sắc hồng mao mạch tự nhiên và độ bền màu đạt chuẩn sau thử nghiệm gia tốc thời tiết. Công trình đóng góp giải pháp kỹ thuật thiết thực, tận dụng nguồn tài nguyên mủ cao su nội địa để hướng tới mục tiêu cung cấp ngón tay giả thẩm mỹ chi phí thấp cho người khuyết tật nghèo tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu và thương mại của ngón tay giả thẩm mỹ 1.1 Nhu cầu của ngón tay giả thẩm mỹ Ngón tay giả chủ yếu là các phần giả mang tính thẩm mỹ, được lắp trùm lên mỏm cụt ngón. Ngón tay giả mềm, mỏng, ôm sát vào phần ngón-da thật nên tạo cảm giác dễ chịu, có tác dụng bảo vệ vùng da nhạy cảm ở đầu mỏm cụt, tránh các va chạm gây đau đớn đầu mỏm cụt. sản phẩm này thường được làm theo độ cong tự nhiên của ngón, màu sắc gần nhất với màu da ngón thật thậm chí những nếp nhăn hay dấu vân tay. Phần móng tay thường có màu hồng và độ bóng tạo cảm giác chân thực.1 Ngón tay giả thẩm mỹ Ngón tay giả được gia công phụ thuộc vào mức độ thương tích và cấu tạo ngón tay của người khuyết tật cụ thể, cho nên không thể sản xuất hàng loạt.

Ngoài ra, ngón giả không thể sử dụng vĩnh viễn mà trung bình cứ 3 năm lại phải thay mới, và việc đó kéo dài trong suốt cuộc đời người khuyết tật. Vì thế chi phí cho một người khuyết tật là khá lớn so với thu nhập bình quân của người lao động Việt Nam. Tại Việt Nam, người khuyết tật chiếm khoảng 10% dân số, tương đương 8,6 triệu người, trong đó khoảng 2 triệu là trẻ em. Tỉ lệ khuyết tật dự kiến sẽ còn tiếp tục tăng do những nguyên nhân xuất phát từ ảnh hưởng hệ quả của quá trình phát triển xã hội như tai nạn, ô nhiễm môi trường và do bom mìn còn sót lại sau chiến tranh.

Số lượng trẻ em tại Việt Nam được nhận trợ giúp phục hồi chức năng rất thấp, chỉ khoảng 1/5 trẻ khuyết tật được sử dụng tay giả, chân giả, chỉnh hình [2]. Như vậy nhu cầu được gắn tay chân giả là rất lớn so với khả năng đáp ứng của các cơ sở chuyên môn.2 Các nghiên cứu về ngón tay giả thẩm mỹ 1.1 Trên thế giới Sản phẩm ngón tay giả thẩm mỹ trên thế giới được làm với nhiều mục đích khác nhau. Sản phẩm này gần như giống hệt ngón tay thật, thậm chí sao chép hoàn hảo dấu vân tay người. Điều này gây ra lổ hổng an toàn bảo mật khi sử dụng dấu vân tay để nhận dạng.

Vì thế, các nghiên cứu khoa học trên thế giới hiện nay hầu hết tập trung vào lĩnh vực nhận diện ngón tay giả. Các nghiên cứu cải thiện chất lượng cho ngón tay giả thẩm mỹ chỉ được các công ty kinh doanh thực hiện và không được công bố cụ thể. Năm 2006, Athos Antonelli và nhóm cộng sự đã nghiên cứu phương pháp phát hiện ngón tay giả dựa trên phân tích biến dạng da. Người dùng được yêu cầu di chuyển ngón tay trong khi ấn vào bề mặt máy quét, máy sẽ ghi lại, phóng đại và phân tích sự biến dạng của da bằng cách mã hóa và so sánh thông tin biến dạng da với hệ thống kết quả thực nghiệm đã được tiến hành trên ngón tay thật và giả chuẩn [3] [4].

Cùng năm 2006, D Baldisserra, A Franco, D Maio và D Maltoni đã cho ra được công trình nhận biết ngón tay giả bằng mùi. Một cảm biến mùi (mũi điện tử) được sử dụng để lấy mẫu tín hiệu mùi và thuật toán đặc biệt cho phép phân biệt mùi da ngón tay với các vật liệu khác như latex, silicone hoặc gelatin- những vật liệu thường được sử dụng để giả mạo dấu vân tay giả [5]. Năm 2014, hội nghị sinh trắc học được tổ chức tại Trung Quốc, các nhà khoa học đã tìm ra được thêm phương pháp nhận diện ra được ngón tay giả dựa trên nhận diện tĩnh mạch ngón tay, điều mà ngón tay giả hoàn toàn không có [6].