Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng topcoat ứng dụng trong công nghiệp thuộc da

Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng topcoat ứng dụng trong công nghiệp thuộc da, nâng cao chất lượng và hiệu quả sản phẩm.

• Người hướng dẫn: PGS. Ngô Đại Quang
• Trường học: Viện Nghiên Cứu Da - Giầy
• Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công nghiệp thuộc da
• Loại tài liệu: Báo cáo nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Công nghệ điều chế chất làm bóng topcoat

Công nghệ điều chế chất làm bóng topcoat là trọng tâm của nghiên cứu này. Quá trình này tập trung vào việc sử dụng các nguyên liệu có sẵn trong nước như polime, hệ polime nhũ tương, và dung môi hữu cơ để tạo ra chất làm bóng hệ nước. Mục tiêu là giảm thiểu ô nhiễm môi trường và thay thế các sản phẩm nhập khẩu. Công nghệ này được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm, với các bước nghiên cứu từ tổng hợp phụ gia đến thử nghiệm trên da thuộc.

1.1. Quy trình sản xuất

Quy trình sản xuất chất làm bóng bao gồm các bước chính: sưu tầm tài liệu, phân tích nguyên liệu, tổng hợp phụ gia, xây dựng đơn phối liệu, và thử nghiệm trên da thuộc. Quy trình này đảm bảo chất làm bóng có độ ổn định cao, phù hợp với yêu cầu của công nghiệp thuộc da. Các phương pháp đo và kiểm tra chất lượng màng bóng cũng được áp dụng để đánh giá hiệu quả.

1.2. Ứng dụng công nghệ

Ứng dụng công nghệ trong sản xuất chất làm bóng mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm chi phí nhập khẩu và cải thiện chất lượng sản phẩm da thuộc. Công nghệ này cũng góp phần bảo vệ môi trường bằng cách hạn chế sử dụng dung môi độc hại. Các sản phẩm da thuộc được xử lý bằng chất làm bóng này có độ bền cao, chống thấm nước và bền với tia UV.

II. Tính năng chất làm bóng trong công nghiệp thuộc da

Tính năng chất làm bóng đóng vai trò quan trọng trong quá trình trau chuột da. Chất làm bóng topcoat tạo ra một lớp bảo vệ trên bề mặt da, giúp giảm độ thấm nước, chống dính, và tăng độ bền cơ lý. Các đặc tính thẩm mỹ như màu sắc, độ bóng, và độ mềm mại của màng trau chuột quyết định tính thương mại của sản phẩm da thuộc.

2.1. Vai trò của chất làm bóng

Vai trò của chất làm bóng trong trau chuột da là nâng cao chất lượng và hình thức của da thành phẩm. Lớp bóng bảo vệ da khỏi tác động cơ học, ánh sáng, và nhiệt độ, đồng thời giữ nguyên các tính chất ưu việt của da thật như khả năng thoát khí và hơi. Chất làm bóng cũng giúp cải thiện các khiếm khuyết của da nguyên liệu.

2.2. Phương pháp trau chuột da

Các phương pháp trau chuột da bao gồm ngâm tẩm, phun áp lực, và cán láng. Mỗi phương pháp được lựa chọn tùy theo loại da và yêu cầu kỹ thuật. Phương pháp ngâm tẩm sử dụng các polime để cải thiện độ lỏng của da, trong khi phương pháp phun áp lực tạo ra lớp bóng đồng đều và ít hao tốn chất làm bóng.

III. Tình hình nghiên cứu và sản xuất chất làm bóng

Tình hình nghiên cứu và sản xuất chất làm bóng trong và ngoài nước được phân tích chi tiết. Các hãng hóa chất nước ngoài như Bayer và Stahl đã phát triển nhiều thế hệ chất làm bóng mới, tập trung vào việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trong khi đó, tại Việt Nam, hầu hết chất làm bóng đều phải nhập khẩu, gây ra nhiều khó khăn cho ngành thuộc da.

3.1. Nghiên cứu ngoài nước

Các nghiên cứu ngoài nước tập trung vào việc phát triển chất làm bóng từ các hệ polime nhũ tương và huyền phù. Các chất làm bóng này có độ bền cao và ít gây ô nhiễm môi trường. Các hãng lớn như Clariant và Scabbi đã ứng dụng công nghệ tiên tiến để sản xuất chất làm bóng có độ bóng và độ đàn hồi tốt.

3.2. Nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, công nghiệp thuộc da đang phát triển mạnh mẽ, nhưng vẫn phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu chất làm bóng. Nghiên cứu trong nước tập trung vào việc điều chế chất làm bóng từ các nguyên liệu có sẵn, nhằm thay thế dần các sản phẩm nhập ngoại và hạn chế ô nhiễm môi trường. Các chất làm bóng hệ nhũ hóa đang được ưu tiên phát triển.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé c«ng th−¬ng ViÖn nghiªn cøu da-giÇy B¸o c¸o nghiªn cøu khoa häc “Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng (topcoat) sö dông trong c«ng nghiÖp thuéc da” Chñ nhiÖm §Ò tµi: PGS. Ng« §¹i Quang 7187 17/3/2009 Hµ néi, 12/2008 §Ò tµi ®−îc thùc hiÖn trªn c¬ së Hîp ®ång NCKH & PTCN Sè 175.08/RD/H§-KHCN -1- ViÖn Nghiªn cøu Da - GiÇy më ®Çu 1. C¬ së ph¸p lý, xuÊt xø vµ sù cÇn thiÕt cña §Ò tµi 1. C¬ së ph¸p lý §Ò tµi “Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng (topcoat) sö dông trong c«ng nghÖ thuéc da” ®−îc tiÕn hµnh theo hîp ®ång nghiªn cøu khoa häc sè 175-08/R-D/H§-KHCN gi÷a Bé C«ng Th−¬ng vµ ViÖn Nghiªn cøu Da GiÇy ngµy 25/ 02/ 2008.

XuÊt xø §Ò tµi ®−îc ®Ò xuÊt trªn c¬ së nhu cÇu ho¸ chÊt thay thÕ nhËp khÈu cho ngµnh c«ng nghiÖp Da- giµy vµ thùc tÕ kh¶ n¨ng triÓn khai nghiªn cøu cña ViÖn nghiªn cøu Da – GiÇy kÕt hîp víi ViÖn Ho¸ häc c«ng nghiÖp ViÖt Nam. Sù cÇn thiÕt cña §Ò tµi C«ng ®o¹n trau chuèt, hoµn thiÖn (finishing) trong thuéc da cÇn cã chÊt lµm bãng (topcoat) ®Ó t¹o cho da thuéc cã líp b¶o vÖ trªn mµng trau chuèt. Líp topcoat phñ lªn bÒ mÆt da cã t¸c dông lµm gi¶m ®é thÊm n−íc, chèng dÝnh, bÒn nhiÖt, bÒn ¸nh s¸ng UV, bÒn ma s¸t cho mµng trau chuèt, t¹o c¶m gi¸c m¸t, tr¬n vµ ®Æc biÖt cã ®é mÒm dÎo ®µn håi t−¬ng tù nh− da thuéc. C¸c ®Æc tÝnh thÈm mü nh− mÇu s¾c, ®é bãng, ®é mÒm m¹i, tÝnh b¾t m¾t, ., cña mµng trau chuèt sÏ quyÕt ®Þnh tÝnh th−¬ng m¹i cña s¶n phÈm da thuéc.

HiÖn nay, chÊt lµm bãng trong n−íc ®ang dïng chñ yÕu ph¶i nhËp tõ n−íc ngoµi, thËm chÝ c¶ c¸c chÊt lµm bãng cã nguån gèc kh«ng râ rµng, chÊt l−îng kh«ng æn ®Þnh. V× vËy c¸c c¬ së thuéc da trong n−íc lu«n bÞ ¶nh h−ëng bëi c¸c nguån cung tõ n−íc ngoµi ®ång thêi nh÷ng thiÖt h¹i do chÊt l−îng chÊt lµm bãng kÐm chÊt l−îng g©y ra kh«ng nhá. V× vËy §Ò tµi ®Æt ra nhiÖm vô nghiªn cøu ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng tõ c¸c nguån nguyªn liÖu cã s½n trong n−íc ®Ó thay thÕ dÇn c¸c s¶n phÈm nhËp ngo¹i vµ c¶i thiÖn chÊt l−îng s¶n phÈm da thuéc trong n−íc. “Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng (topcoat) sö dông trong c«ng nghiÖp thuéc da” – PGS.Ng« §¹i Quang M· sè: 175.08/RD/H§-KHCN -2- ViÖn Nghiªn cøu Da - GiÇy 2.

Môc tiªu nghiªn cøu cña ®Ò tµi Tõ c¸c nguån nguyªn liÖu cã s½n trong n−íc nh− c¸c polime, c¸c hÖ polime nhò t−¬ng, huyÒn phï, c¸c dung m«i h÷u c¬ vµ c¸c phô gia kh¸c, nghiªn cøu ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng hÖ n−íc dïng cho ngµnh thuéc da. Trªn c¬ së c¸c chÊt lµm bãng nµy, nhiÖm vô cña §Ò tµi lµ nghiªn cøu thµnh c«ng c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng hÖ n−íc cã ®é æn ®Þnh cao dïng ®Ó trau chuèt da nh»m gi¶m « nhiÔm m«i tr−êng. §èi t−îng vµ ph¹m vi nghiªn cøu 3. §èi t−îng nghiªn cøu §èi t−îng nghiªn cøu chÝnh cña §Ò tµi lµ Quy tr×nh c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng hÖ n−íc dïng ®Ó trau chuèt da thuéc.

Ph¹m vi nghiªn cøu Ph¹m vi nghiªn cøu lµ c«ng nghÖ ®iÒu chÕ vËt liÖu ë quy m« phßng thÝ nghiÖm. C¸c lÜnh vùc hãa häc vËt liÖu nh− chÊt t¹o mµng, dung m«i h÷u c¬, chÊt mµu vµ c¸c hãa chÊt kh¸c dïng ®Ó pha chÕ chÊt lµm bãng. C¸c lÜnh vùc thuéc da nh− c¸c c«ng nghÖ vµ ph−¬ng ph¸p trau chuèt, c¸c ph−¬ng ph¸p ®o vµ kiÓm tra chÊt l−îng mµng bãng trªn da, ®¸nh gi¸ vai trß chÊt lµm bãng tíi chÊt l−îng da thuéc. Néi dung vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 4.

Néi dung nghiªn cøu §Ò tµi tËp trung thùc hiÖn c¸c néi dung chÝnh sau: - S−u tÇm vµ nghiªn cøu tµi liÖu c¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng dïng cho da thuéc. - Ph©n tÝch vµ lùa chän nguyªn liÖu dïng ®Ó pha chÕ chÊt lµm bãng. - Tæng hîp c¸c phô gia cÇn thiÕt. - Nghiªn cøu x©y dùng c¸c ®¬n phèi liÖu.

- Thö nghiÖm s¶n phÈm trªn da thuéc. - Ph©n tÝch tÝnh chÊt c¬ lý bÒ mÆt da khi dïng mÉu chÊt lµm bãng ®· ®iÒu chÕ. - X¸c lËp quy tr×nh c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng tèi −u. “Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng (topcoat) sö dông trong c«ng nghiÖp thuéc da” – PGS.Ng« §¹i Quang M· sè: 175.08/RD/H§-KHCN -3- ViÖn Nghiªn cøu Da - GiÇy - §¸nh gi¸ kÕt qu¶ nghiªn cøu.

Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu Tõ c¸c tµi liÖu sau khi tæng qu¸t ®−îc, §Ò tµi ph¶i biÕt kÕt hîp gi÷a lý thuyÕt víi thùc hµnh, thùc nghiÖm t×m gi¶i ph¸p c«ng nghÖ tèi −u ®Ó ®¹t ®−îc s¶n phÈm chÊt l−îng cao. §Ò tµi sÏ tËp trung nghiªn cøu hai h−íng chÝnh lµ pha chÕ chÊt lµm bãng vµ thö nghiÖm s¶n phÈm trªn da thuéc. §Ò tµi ®· ®−îc c¸c chuyªn gia cña Trung t©m vËt liÖu cña ViÖn Hãa häc c«ng nghiÖp ViÖt Nam vµ Trung t©m c«ng nghÖ thuéc da, Trung t©m ph©n tÝch ViÖn nghiªn cøu Da giÇy nghiªn cøu thùc hiÖn. “Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng (topcoat) sö dông trong c«ng nghiÖp thuéc da” – PGS.Ng« §¹i Quang M· sè: 175.08/RD/H§-KHCN -4- ViÖn Nghiªn cøu Da - GiÇy PHÇN II.

T×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc 2.1 T×nh h×nh nghiªn cøu ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng ë ngoµi n−íc C¸c h·ng hãa chÊt n−íc ngoµi nh− Bayer, Scabbi, Stahl, Clariant,. lu«n lu«n nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn c¸c thÕ hÖ chÊt lµm bãng míi nh»m lµm t¨ng chÊt l−îng s¶n phÈm vµ gi¶m thiÓu « nhiÔm m«i tr−êng. C¸c hÖ polime nhò t−¬ng hoÆc huyÒn phï th−êng ®−îc dïng ®Ó pha chÕ chÊt lµm bãng lµ Nitroxenlulo, polivinylaxetat, poliuretan,…. Cã lo¹i chÊt lµm bãng tan trong dung m«i h÷u c¬, cã lo¹i chÊt lµm bãng tan trong n−íc, mçi lo¹i nµy khi sö dông sÏ cho mµng bãng chÊt l−îng kh¸c nhau nh− ®é ®µn håi, ®é cøng, ®é bãng, ®é trong, v.

C¸c b−íc ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ nghiªn cøu s¶n xuÊt chÊt lµm bãng tr¶i qua nhiÒu giai ®o¹n thö nghiÖm kh¸c nhau. Giai ®o¹n ®Çu ph¸t triÓn chñ yÕu lµ c¸c lo¹i chÊt lµm bãng dïng dung m«i ®Ó pha chÕ nh− polivinylclorit víi dung m«i cyclohexanon, hçn hîp copolime cña stiren vµ butadien trong hÖ dung m«i vßng th¬m. C¸c chÊt lµm bãng nµy dÔ ®iÒu chÕ nh−ng do ph¶i sö dông dung m«i m¹nh, ®éc h¹i cao nªn ngµy nay h¹n chÕ sö dông. C¸c giai ®o¹n sau nµy ng−êi ta dïng c¸c chÊt t¹o mµng cña hÖ nµy nh− nitroxenlulo, poliuretan, polithionyl, polifutfuron, v.v, th−êng chØ tan trong dung m«i h÷u c¬, nªn ng−êi ta ph¶i dïng c¸c dung m«i nµy ®Ó hßa tan polime thµnh dung dÞch sau ®ã pha lo·ng b»ng c¸c dung m«i kh¸c nh»m h¹ gi¸ thµnh vµ c¶i thiÖn c¸c tÝnh chÊt hãa lý cña hÖ.

Thêi kú sau nµy ng−êi ta ph¸t triÓn thªm c¸c chÊt lµm bãng ®i tõ c¸c polime thiªn nhiªn nh− casein, lßng tr¾ng trøng, c¸c gelatin ®éng vËt, nhùa th«ng, nhùa c©y s¬n, dÇu thùc vËt, v. Trong c¸c polime tù nhiªn nh− casein, lßng tr¾ng trøng, gelatin ®éng vËt dïng ®Ó ®iÒu chÕ c¸c chÊt lµm bãng tan trong n−íc, kh«ng dïng dung m«i nªn ®ì ®éc h¹i h¬n. C¸c lo¹i chÊt lµm bãng nµy cã ®é bÒn kh«ng cao trong m«i tr−êng axit vµ kiÒm, dÔ bÞ oxy hãa, dÔ bÞ mµi mßn, s¶n phÈm cã ®é mê nhÊt ®Þnh. C¸c polime ®i tõ thiªn nhiªn nh− nhùa th«ng, dÇu c©y s¬n, dÇu thùc vËt vÉn ph¶i dïng hãa chÊt ®Ó biÕn tÝnh vµ “Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng (topcoat) sö dông trong c«ng nghiÖp thuéc da” – PGS.Ng« §¹i Quang M· sè: 175.08/RD/H§-KHCN -5- ViÖn Nghiªn cøu Da - GiÇy pha lo·ng hay lµm kh« khi chÕ t¹o chÊt lµm bãng.

C¸c hãa chÊt th−êng sö dông lµ dung dÞch andehyt, isopropanol, cyclohexan, etylaxetat, v. C¸c hãa chÊt nµy rÊt ®éc h¹i, mét sè hiÖn nay vÉn ®−îc dïng ®Ó pha chÕ chÊt lµm bãng. §Ó gi¶m gi¸ thµnh chÊt lµm bãng vµ h¹n chÕ møc ®é « nhiÔm m«i tr−êng, c¸c chÊt lµm bãng hiÖn nay ®−îc ®iÒu chÕ ë d¹ng nhò t−¬ng hoÆc huyÒn phï, hçn hîp nµy lµ d¹ng dung dÞch n−íc chøa chÊt lµm bãng kh«ng tan trong n−íc vµ ®−îc ph©n t¸n nhê chÊt nhò hãa. §Ó ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng hÖ n−íc nµy hiÖn nay cã hai c¸ch, mét ®i tõ hÖ polime trïng hîp nhò t−¬ng hoÆc huyÒn phï s½n trong n−íc; hai lµ ®i tõ dung dÞch polime ®· hßa tan trong dung m«i sau ®ã ph©n t¸n vµo hÖ n−íc.

C¸ch thø nhÊt th«ng dông h¬n v× ng−êi ta dÔ kiÓm so¸t ®−îc ®é dµi m¹ch vµ khèi l−îng ph©n tö nªn dÔ dµng t¹o ®−îc polime thÝch hîp. C¸ch nµy còng h¹n chÕ ®−îc dung m«i. C¸ch nµy thÝch hîp cho dïng t¹i chç hay kho¶ng c¸ch sö dông gÇn, ®ì c«ng chuyªn chë vµ bao gãi. C¸ch thø hai th−êng ¸p dông khi s¶n xuÊt ®Ó dù tr÷, b¶o qu¶n l©u, dÔ vËn chuyÓn ®i xa.

Tuy nhiªn c¸ch nµy cã gi¸ thµnh cao vµ thÝch hîp cho nh÷ng n¬i kh«ng ¸p dông ®−îc c¸ch mét. T×nh h×nh nghiªn cøu ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng trong n−íc C«ng nghiÖp thuéc da ë n−íc ta ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn m¹nh mÏ, n¨m 2007 ®¹t s¶n l−îng 80 triÖu sqf da thµnh phÈm. Tuy nhiªn hÇu hÕt hãa chÊt dïng cho thuéc da trong ®ã cã c¸c chÊt lµm bãng ®Òu ph¶i nhËp ngo¹i. Hµng n¨m chóng ta nhËp tíi 250 tÊn chÊt lµm bãng dïng ®Ó trau chuèt da thuéc.

HiÖn n−íc ta ®ang sö dông hai lo¹i hÖ chÊt lµm bãng chÝnh lµ hÖ dung m«i vµ hÖ nhò hãa. HÖ dung m«i hiÖn ®ang dïng nhiÒu trªn c¬ së polime chÝnh lµ polivinylclorit, poliuretan, nitroxenlulo, poliacrylic, polivinylancol, v. C¸c dung m«i chÝnh ®ang dïng ®Ó pha chÕ chÊt lµm bãng lµ cyclohexanon, dietylenclorua, toluen, anilin, etylaxetat, butylaxetat, v. C¸c chÊt lµm bãng dïng dung m«i cã mét sè −u ®iÓm nh− thêi gian kh« nhanh, ®é bãng cao, Ýt mê, ®é mÒm dÎo cao,v.

Tuy nhiªn do l−îng dung m«i dïng kh¸ “Nghiªn cøu c«ng nghÖ ®iÒu chÕ chÊt lµm bãng (topcoat) sö dông trong c«ng nghiÖp thuéc da” – PGS.Ng« §¹i Quang M· sè: 175.08/RD/H§-KHCN -6- ViÖn Nghiªn cøu Da - GiÇy lín chiÕm tíi trªn 70% khèi l−îng thµnh phÇn nªn khi sö dông dÔ g©y « nhiÔm m«i tr−êng, cÇn ph¶i cã thiÕt bÞ hót vµ xö lý h¬i dung m«i thËt tèt. ChÊt lµm bãng hÖ nhò hãa ®−îc thay thÕ dung m«i sö dông trong hÖ trªn b»ng n−íc kÌm víi c¸c chÊt nhò hãa. C¸c chÊt nhò hãa chÝnh gåm cã polivinylancol, gelatin, hå tinh bét biÕn tÝnh, lßng tr¾ng trøng, ., cã t¸c dông lµm gi¶m søc c¨ng bÒ mÆt cña n−íc nªn dÔ dµng ph©n t¸n dung m«i h÷u c¬ vµo dung dÞch n−íc. ChÊt lµm bãng hÖ nhò hãa cã gi¸ thµnh h¹ vµ Ýt g©y « nhiÔm m«i tr−êng.

Tuy nhiªn hÖ nhò hãa thÝch hîp khi sö dông ngay sau pha chÕ, kh«ng nªn b¶o qu¶n l©u qu¸ 6 th¸ng v× ®é bÒn nhò mÊt tÝnh æn ®Þnh.