phần mở đầu, tài liệu tham khảo và phụ lục được chia làm 4 phần: Phần I: Tổng quan Phần II: Thực nghiệm và Biện luận Phần III: Đánh giá kết quả nghiên cứu đề tài Phần IV: Kết luận và kiến nghị “Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp sử dụng cho quá trình ăn dầu trong công nghiệp thuộc da”. Trần Thị Nhàn Mã số: 174.08/RD/HĐ-KHCN 3 Viện Nghiên cứu Da - Giầy PHẦN I - TỔNG QUAN 1. Cơ sở pháp lý của đề tài Căn cứ Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ số 174/08/RD/HĐ-KHCN ký ngày 25 tháng 2 năm 2008 giữa Bộ Công Thương và Viện Nghiên cứu Da - Giầy về thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp sử dụng cho quá trình ăn dầu trong công nghiệp thuộc da”. Sự cần thiết và mục tiêu nghiên cứu 1.
Sự cần thiết Hàng năm ngành công nghiệp thuộc da nước ta phải nhập khẩu khoảng 90-95% các loại hoá chất để phục vụ sản xuất da thuộc, còn lại khoảng 5-10% sử dụng hoá chất trong nước bao gồm: một số loại axit và muối vô cơ… Chỉ tính riêng lượng dầu phải nhập bình quân trong những năm gần đây khoảng từ 2,5 - 3 ngàn tấn (tính theo tỷ lệ sử dụng 8-10% so với trọng lượng da phèn bào và sản xuất khoảng 80 - 100 triệu bia/năm). Sản xuất càng phát triển, lượng hoá chất bao gồm cả chất ăn dầu phải nhập càng lớn, trong khi trong nước có khả năng điều chế một số loại hoá chất từ nguồn nguyên liệu nội địa để thay thế một phần nhập khẩu, tiết kiệm ngoại tệ. Trước tình hình thực tế nêu trên, việc đề xuất đề tài “Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp sử dụng cho quá trình ăn dầu trong công nghiệp thuộc da” là phù hợp và cần thiết. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp dạng este của axit béo dùng trong công nghệ thuộc da nhằm thay thế một phần các sản phẩm dầu cùng tính năng đang phải nhập ngoại.
Nội dung và phương pháp nghiên cứu 1. Nội dung - Thu thập tài liệu, thông tin trong và ngoài nước liên quan đến đề tài; - Khảo sát nguồn cung cấp chất ăn dầu hiện đang sử dụng tại các doanh nghiệp và cơ sở sản xuất trong cả nước; “Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp sử dụng cho quá trình ăn dầu trong công nghiệp thuộc da”. Trần Thị Nhàn Mã số: 174.08/RD/HĐ-KHCN 4 Viện Nghiên cứu Da - Giầy - Tìm hiểu công nghệ ăn dầu và các loại dầu đang sử dụng phổ biến hiện nay tại các cơ sở sản xuất; - Tiến hành các thí nghiệm về điều chế chất ăn dầu tổng hợp dạng este của axit béo (metyl este và propylen glycol monoeste); - Phân tích và lựa chọn mẫu dầu đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật và phù hợp với công nghệ ăn dầu cho da; - Thực hiện các thử nghiệm ăn dầu cho da mũ giầy bò (kết hợp dầu nhập và dầu tự điều chế); - Công nghệ ăn dầu được tiến hành ở phần thuộc lại cùng với các công đoạn: trung hoà, thuộc lại và nhuộm; - Triển khai các thí nghiệm sẽ được tiến hành trên một số mẫu da, phân tích các chỉ tiêu cơ lý hoá, đánh giá chỉ tiêu cảm quan, lựa chọn mẫu dầu phù hợp sử dụng trong công nghệ thuộc da. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu, thông tin thu thập được về chất ăn dầu sử dụng trong công nghệ sản xuất da thuộc; - Nghiên cứu phương pháp điều chế chất ăn dầu và phương pháp sử dụng dầu trong công nghiệp thuộc da; - Nghiên cứu công nghệ ăn dầu đối với da mũ giầy; - Thiết lập công nghệ ăn dầu có sự kết hợp giữa dầu tự điều chế và dầu nhập ngoại; - Nghiên cứu thí nghiệm điều chế chất ăn dầu tổng hợp dạng este; - Phân tích các thông số kỹ thuật; - Tiến hành các thí nghiệm ăn dầu cho da bằng các mẫu dầu điều chế; - Phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm da, so sánh lựa chọn mẫu dầu đạt yêu cầu chất lượng và phù hợp nhất cho việc sử dụng sản xuất da.
“Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp sử dụng cho quá trình ăn dầu trong công nghiệp thuộc da”. Trần Thị Nhàn Mã số: 174.08/RD/HĐ-KHCN 5 Viện Nghiên cứu Da - Giầy 1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Ngoài nước: Ở các nước phát triển việc nghiên cứu điều chế các loại hoá chất cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất da nói chung và chất ăn dầu nói riêng đã có từ hàng trăm năm trước. Cho đến nay việc nghiên cứu vẫn không ngừng phát triển và ngày càng tạo ra được các loại hoá chất và chất ăn dầu mới có chất lượng cao và thân thiện môi trường để đáp ứng yêu cầu chất lượng sản phẩm da đòi hỏi ngày càng cao, đồng thời đảm bảo an toàn vệ sinh môi trường và sức khoẻ cho người tiêu dùng.
Chất ăn dầu đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng da thành phẩm, đặc biệt là độ mềm dẻo, độ xốp, độ bền và tính chống thấm nước…. Hiện nay một số hãng hoá chất ở các nước như: Clariant, Stahl, Basf, Bayer, Stockhausen… đã nghiên cứu và đưa vào sản xuất các loại dầu có chất lượng cao phù hợp cho việc sản xuất các loại sản phẩm da cao cấp được nhiều doanh nghiệp thuộc da ở các nước ưa chuộng và đặt hàng cung cấp thường xuyên để phục vụ cho sản xuất, trong đó có cả doanh nghiệp Việt Nam. Những năm gần đây một số công ty hoá chất nước ngoài đã thành công trong việc bán và chuyển giao công nghệ sử dụng hoá chất cho các cơ sở sản xuất da trong nước, trong đó 100% chất ăn dầu được nhập từ nước ngoài. Các loại dầu được chào bán từ các hãng ngày càng đa dạng, phong phú, nhiều chủng loại phù hợp theo yêu cầu của từng loại sản phẩm da (da mũ giầy, da áo, da bọc đệm…).
Trong nước: Những năm 90 trở về trước ngành công nghiệp thuộc da còn yếu kém, chưa phát triển, sản xuất da chủ yếu sử dụng công nghệ truyền thống và thủ công, thiếu thiết bị, hoá chất. Các cơ sở sản xuất đa phần tự điều chế hoá chất trong đó có cả chất ăn dầu để sử dụng, song chất lượng còn rất hạn chế dẫn đến chất lượng da thành phẩm thấp cấp. Từ năm 90 trở lại nay, việc quan hệ với các nước được thuận lợi, các cơ sở sản xuất da không còn tự chế hoá chất thuộc và chất ăn dầu nữa mà chuyển “Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp sử dụng cho quá trình ăn dầu trong công nghiệp thuộc da”. Trần Thị Nhàn Mã số: 174.08/RD/HĐ-KHCN 6 Viện Nghiên cứu Da - Giầy sang mua của các công ty nước ngoài đến Việt Nam mở đại diện kinh doanh.
Hầu hết các cơ sở sản xuất trong nước đều nhận sự hướng dẫn công nghệ và mua hoá chất của họ. Từ đó đến nay ngành công nghiệp thuộc da trong nước bắt đầu chuyển sang thời kỳ mới, phát triển nhanh và chất lượng sản phẩm da thuộc ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên, sản xuất phát triển, ô nhiễm môi trường càng tăng, vấn đề này hiện đang là mối quan tâm lớn của cơ quan chức năng và xã hội. Nguyên lý của quá trình ăn dầu cho da Ăn dầu là quá trình tẩm các thớ sợi của da đã thuộc bằng một lớp dầu mỡ có tính năng như một chất bôi trơn.
Mục đích của quá trình ăn dầu là làm cho da thuộc mềm mại, dẻo, bền, độ linh động của sợi da tăng lên và tăng khả năng chịu nước. Da có tính thấm ướt cao khi chưa qua giai đoạn ăn dầu, do đặc tính ái nước của nó. Tính thấm nước sẽ giảm càng mạnh nếu các khoảng trống trong thớ da càng được lấp đầy bởi lớp dầu mỡ. Lượng dầu mỡ trong da thuộc càng lớn càng tăng tính bền nước và độ mềm mại của da, nên trong quá trình ăn dầu, hiện tượng thấm ướt đóng vai trò quan trọng.
Sự thấm ướt là hiện tượng xẩy ra trên ranh giới tiếp xúc của ba pha: một trong các pha đó là chất rắn (ở đây là da thuộc) còn hai pha kia là chất lỏng và khí. Sự thấm ướt bề mặt chất rắn bởi chất lỏng chỉ xẩy ra khi chất lỏng đó làm giảm sức căng bề mặt chất rắn ở ranh giới tiếp xúc với không khí. Chỉ những chất lỏng có cấu tạo hoá học và sự phân cực gần với chất rắn mới có thể giảm sức căng bề mặt và thấm ướt chất rắn đó. Sự thấm ướt là điều kiện cần cho việc tiến hành có hiệu quả công đoạn ăn dầu da thuộc.
Để làm tăng độ thấm ướt, người ta sử dụng các chất hoạt động bề mặt [7] Có thể thay đổi tính ái nước hoặc ái dầu của bề mặt chất rắn. Để thực hiện điều này chỉ cần tạo một lớp hấp thụ chất hoạt động bề mặt trên bề mặt chất rắn. Ví dụ, bề mặt da thuộc có tính ái nước, tức là nước có thể thấm ướt da thuộc rất tốt. Bề mặt này có thể được làm cho kỵ nước bằng cách xử lý bởi dung dịch axit béo.
Các phân tử của axit béo được hấp thụ lên bề mặt da thuộc và tạo một lớp định hướng trên bề mặt da trong đó các nhóm phân cực của phân tử axit béo hướng vào bề mặt da thuộc, còn nhóm hydrocacbon thì hướng vào không khí. “Nghiên cứu công nghệ điều chế dầu tổng hợp sử dụng cho quá trình ăn dầu trong công nghiệp thuộc da”. Trần Thị Nhàn Mã số: 174.08/RD/HĐ-KHCN 7 Viện Nghiên cứu Da - Giầy Tương tự như vậy, các bề mặt kỵ nước của các chất rắn cũng có thể làm cho ái nước nếu ta xử lý bằng các chất hoạt động bề mặt và làm cho các bề mặt đó có thể thấm nước [7]. Như vậy, để nước với các chất tan trong nó có thể tương tác với bề mặt chất rắn (thấm ướt và xuyên sâu vào vật qua các mao quản.) cần phải tăng khả năng thấm ướt của bề mặt.
Ngược lại, để ngăn cản quá trình tương tác của chất lỏng với bề mặt chất rắn, cần phải làm cho bề mặt chất rắn không có khả năng thấm ướt chất lỏng đó. Trong công đoạn ăn dầu cho da thuộc, xẩy ra quá trình biến đổi khả năng thấm nước của bề mặt sợi da thành khả năng thấm dầu với sự tham gia của chất hoạt động bề mặt. Bản thân dầu khoáng và các loại dầu mỡ khác không có khả năng thấm ướt bề mặt da thuộc mà chúng tồn tại ở dạng hình cầu trong một thời gian nào đó.