Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh dân số thế giới gia tăng nhanh và nhu cầu về sản phẩm da giầy ngày càng tăng, sản lượng da thuộc truyền thống gần như không thay đổi do các vấn đề môi trường trong quá trình sản xuất. Theo báo cáo ngành, sản lượng da thuộc toàn cầu duy trì ổn định trong nhiều năm qua, trong đó da trâu bò chiếm khoảng 68,8% tổng sản lượng. Điều này đặt ra thách thức lớn trong việc đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về sản phẩm da giầy chất lượng. Da nhân tạo từ xơ vi mảnh (Microfiber leather) đã trở thành một giải pháp tiềm năng với nhiều ưu điểm vượt trội như chất lượng đồng nhất, giá thành hợp lý và tính năng vật liệu cải tiến.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá các tính chất cơ học, vệ sinh vật lý và an toàn sinh thái của một số mẫu da nhân tạo từ xơ vi mảnh hiện có trên thị trường Việt Nam, sử dụng làm mũ giầy, so sánh với tiêu chuẩn ISO 20879:2007 và mẫu da thuộc tiêu biểu cùng mục đích sử dụng. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các tính chất cơ lý của da microfiber, đánh giá ưu nhược điểm khi ứng dụng trong sản xuất giầy, đồng thời phân tích hiệu quả sử dụng vật liệu và chi phí sản xuất.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển vật liệu thay thế da thuộc truyền thống, góp phần giảm thiểu tác động môi trường, nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu thị trường trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu sẽ hỗ trợ các doanh nghiệp trong ngành da giầy lựa chọn vật liệu phù hợp, tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao năng lực cạnh tranh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về vật liệu dệt may và da giầy, tập trung vào:

  • Cấu trúc và tính chất của da thuộc tự nhiên: Da thuộc được cấu tạo chủ yếu từ collagen (chiếm 50-80%), với cấu trúc phức tạp gồm nhiều bậc liên kết không gian, tạo nên tính chất cơ lý đặc trưng như độ bền kéo, độ bền mài mòn và khả năng hút ẩm từ 20-60%. Da thuộc có khả năng chịu nhiệt đến 200°C và có tính đàn hồi tốt.

  • Đặc điểm xơ vi mảnh (microfiber): Xơ vi mảnh là loại xơ siêu nhỏ, có đường kính chỉ từ 0.3 đến 1 dtex, nhỏ hơn nhiều so với sợi cotton hay len. Xơ vi mảnh thường được sản xuất từ polyester và poliamit, có tính chất cơ học cao, độ bền ma sát tốt và khả năng hút ẩm tương đối cao so với các loại xơ tổng hợp khác.

  • Cấu trúc da nhân tạo từ xơ vi mảnh: Da microfiber mô phỏng cấu trúc da thuộc tự nhiên với công nghệ sản xuất vải không dệt xuyên kim tạo cấu trúc 3D, sử dụng xơ vi mảnh “sea-islands” kết hợp với nhựa poliuretan chất lượng cao. Cấu trúc này giúp da có tính năng cơ lý và vệ sinh vượt trội, phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm.

Ba khái niệm chính được tập trung nghiên cứu gồm: tính chất cơ học (độ bền uốn, độ bền xé, độ bền kéo đứt), tính vệ sinh vật lý (độ thông hơi, độ hấp thụ hơi nước) và tính an toàn sinh thái (hàm lượng chất tan trong nước, độ bền phân lớp).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu da nhân tạo từ xơ vi mảnh nhập khẩu từ Trung Quốc và mẫu da thuộc chất lượng cao dùng làm mũ giầy quân nhân của Công ty Cổ phần 26 – Bộ Quốc phòng. Tổng cộng 5 mẫu vật liệu được thử nghiệm, trong đó 4 mẫu microfiber có độ dày từ 1.20 đến 1.86 mm, và 1 mẫu da thuộc dày 1.70 mm.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Thử nghiệm các tính chất cơ học theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế như TCVN 9539:2013 (độ bền uốn), TCVN 7122-2:2007 (độ bền xé), TCVN 10434:2014 (độ bền nhiệt), TCVN 10435:2014 (độ bền mài mòn), TCVN 7121:2007 (độ bền kéo đứt và độ giãn dài).

  • Đánh giá tính vệ sinh vật lý qua các chỉ tiêu độ thông hơi (TCVN 7201-1:2002), độ hấp thụ hơi nước (TCVN 7122-2:2007), và độ bền màu (TCVN 7130:2002).

  • Kiểm tra an toàn sinh thái bằng hàm lượng chất tan trong nước (TCVN 9554:2013) và độ bền phân lớp (TCVN 9543:2013).

  • Phân tích so sánh kết quả thử nghiệm với yêu cầu tiêu chuẩn ISO 20879:2007 và mẫu da thuộc để đánh giá sự phù hợp và ưu nhược điểm.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 tháng, bao gồm giai đoạn thu thập mẫu, thử nghiệm phòng thí nghiệm, phân tích dữ liệu và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tính chất cơ học vượt trội của da microfiber: Các mẫu da từ xơ vi mảnh đạt độ bền uốn trên 80.000 chu kỳ theo tiêu chuẩn ISO 17694, tương đương hoặc cao hơn da thuộc. Độ bền xé trung bình của da microfiber đạt ≥ 40 N, đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn và cao hơn 10-15% so với da thuộc.

  2. Khả năng chịu nhiệt và mài mòn tốt: Da microfiber chịu được nhiệt độ lên đến 180°C trong thời gian ép đúc, với độ bền kéo đứt giữ trên 80% so với ban đầu. Độ bền mài mòn khô đạt 12.800 chu kỳ, ướt đạt 6.400 chu kỳ, vượt mức trung bình của da thuộc.

  3. Tính vệ sinh vật lý ưu việt: Độ thông hơi của da microfiber đạt trên 0.8 h, cao hơn 20% so với da thuộc, giúp thoát hơi ẩm hiệu quả. Độ hấp thụ hơi nước của da microfiber đạt trên 25% sau 180 phút, trong khi da thuộc chỉ đạt khoảng 20%, phù hợp với khí hậu nóng ẩm.

  4. An toàn sinh thái đảm bảo: Hàm lượng chất tan trong nước của da microfiber dưới 3%, thấp hơn mức tối đa 18% theo tiêu chuẩn, cho thấy vật liệu an toàn khi sử dụng. Độ bền phân lớp khô và ướt đều đạt trên 0.3 N/mm, đảm bảo độ bền kết cấu.

Thảo luận kết quả

Kết quả thử nghiệm cho thấy da nhân tạo từ xơ vi mảnh không chỉ đáp ứng mà còn vượt một số chỉ tiêu cơ lý và vệ sinh vật lý so với da thuộc truyền thống. Nguyên nhân chính là do cấu trúc 3D của vải không dệt xuyên kim và sự kết hợp giữa xơ vi mảnh siêu nhỏ với lớp phủ poliuretan chất lượng cao, tạo nên vật liệu có độ bền cơ học cao, khả năng thông hơi và hút ẩm tốt.

So với các nghiên cứu quốc tế, kết quả này phù hợp với xu hướng phát triển da microfiber trên thế giới, nơi sản lượng da microfiber tăng trưởng trung bình 8% mỗi năm và chiếm gần 50% sản lượng da nhân tạo toàn cầu. Việc sử dụng da microfiber giúp khắc phục nhược điểm vệ sinh kém của da nhân tạo truyền thống như da PVC hay PU phủ trên nền vải dệt thoi.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ bền uốn, độ bền xé, độ thông hơi và độ hấp thụ hơi nước giữa các mẫu da microfiber và da thuộc, giúp minh họa rõ ràng sự vượt trội của da microfiber. Bảng tổng hợp các chỉ tiêu an toàn sinh thái cũng làm nổi bật tính thân thiện môi trường của vật liệu.

Tuy nhiên, da microfiber có giá thành cao hơn khoảng 70% so với da thuộc, điều này là một hạn chế cần cân nhắc trong sản xuất đại trà. Ngoài ra, khả năng định hình và độ dẻo dai của da microfiber cũng cần được cải thiện để phù hợp hơn với các kiểu giầy đòi hỏi biến dạng lớn khi gò.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất da microfiber nhằm nâng cao tính dẻo dai và khả năng định hình của vật liệu, giúp mở rộng ứng dụng cho các kiểu giầy phức tạp. Thời gian thực hiện dự kiến 2-3 năm, do các viện nghiên cứu và doanh nghiệp hợp tác.

  2. Khuyến khích doanh nghiệp đầu tư sản xuất da microfiber trong nước để giảm chi phí nhập khẩu, từ đó hạ giá thành sản phẩm và tăng tính cạnh tranh. Chủ thể thực hiện là các công ty dệt may và da giầy, phối hợp với chính sách hỗ trợ của nhà nước.

  3. Phát triển chương trình đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các nhà sản xuất giầy về kỹ thuật sử dụng và gia công da microfiber, nhằm nâng cao năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Thời gian triển khai trong 1 năm, do các trường đại học và viện nghiên cứu đảm nhiệm.

  4. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật và quy trình kiểm định chất lượng da microfiber phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu vệ sinh và an toàn sinh thái. Cơ quan chủ trì là Bộ Công Thương phối hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ.

  5. Tăng cường truyền thông và quảng bá về ưu điểm của da microfiber đến người tiêu dùng và doanh nghiệp để nâng cao nhận thức và thúc đẩy tiêu thụ sản phẩm thân thiện môi trường. Thời gian thực hiện liên tục, do các hiệp hội ngành nghề và doanh nghiệp phối hợp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà sản xuất và doanh nghiệp ngành da giầy: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu khoa học về tính chất vật liệu da microfiber, giúp doanh nghiệp lựa chọn vật liệu phù hợp, tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

  2. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành công nghệ vật liệu dệt may: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá cho các đề tài nghiên cứu tiếp theo về vật liệu da nhân tạo, công nghệ sản xuất và ứng dụng trong ngành da giầy.

  3. Cơ quan quản lý nhà nước và tổ chức tiêu chuẩn: Thông tin về các chỉ tiêu kỹ thuật và an toàn sinh thái của da microfiber hỗ trợ xây dựng tiêu chuẩn, quy định quản lý chất lượng và bảo vệ môi trường trong ngành sản xuất da giầy.

  4. Nhà thiết kế và kỹ sư công nghệ giầy dép: Hiểu rõ đặc tính vật liệu giúp thiết kế sản phẩm phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ, đồng thời cải tiến công nghệ gia công, định hình giầy từ da microfiber.

Câu hỏi thường gặp

  1. Da nhân tạo từ xơ vi mảnh là gì và có ưu điểm gì so với da thuộc?
    Da microfiber là loại da nhân tạo được làm từ xơ vi mảnh siêu nhỏ kết hợp với lớp phủ poliuretan, mô phỏng cấu trúc da thật. Ưu điểm gồm độ bền cơ học cao, khả năng thông hơi và hút ẩm tốt, đồng đều về chất lượng và thân thiện môi trường hơn so với da thuộc truyền thống.

  2. Các tính chất cơ học của da microfiber có đáp ứng tiêu chuẩn sản xuất giầy không?
    Theo kết quả thử nghiệm, da microfiber đạt độ bền uốn trên 80.000 chu kỳ, độ bền xé ≥ 40 N, độ bền mài mòn và độ bền kéo đứt vượt hoặc tương đương da thuộc, hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn ISO 20879:2007 cho vật liệu làm mũ giầy.

  3. Da microfiber có phù hợp với khí hậu nóng ẩm của Việt Nam không?
    Da microfiber có độ thông hơi và khả năng hấp thụ hơi nước cao hơn da thuộc khoảng 20-25%, giúp thoát ẩm hiệu quả, giảm cảm giác ẩm ướt khi sử dụng trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, rất phù hợp với môi trường Việt Nam.

  4. Chi phí sản xuất giầy từ da microfiber có cao hơn so với da thuộc không?
    Giá thành da microfiber hiện cao hơn khoảng 70% so với da thuộc do công nghệ sản xuất phức tạp và nhập khẩu nguyên liệu. Tuy nhiên, chi phí này có thể giảm khi sản xuất trong nước và áp dụng quy mô lớn.

  5. Có thể sử dụng da microfiber cho các loại giầy đòi hỏi định hình phức tạp không?
    Da microfiber có tính đàn hồi và độ dẻo chưa bằng da thuộc, nên một số kiểu giầy cần biến dạng lớn khi gò có thể gặp khó khăn. Cần nghiên cứu cải tiến công nghệ để nâng cao khả năng định hình của vật liệu này.

Kết luận

  • Da nhân tạo từ xơ vi mảnh là vật liệu tiên tiến, mô phỏng cấu trúc da thuộc tự nhiên, có nhiều ưu điểm về tính cơ lý và vệ sinh vật lý.
  • Các mẫu da microfiber nghiên cứu đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn ISO 20879:2007, thậm chí vượt trội một số chỉ tiêu so với da thuộc.
  • Da microfiber phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm, có khả năng thông hơi và hút ẩm tốt, nâng cao tính tiện nghi cho người sử dụng.
  • Chi phí sản xuất hiện còn cao, cần đầu tư nghiên cứu và sản xuất trong nước để giảm giá thành và mở rộng ứng dụng.
  • Đề xuất các giải pháp cải tiến công nghệ, đào tạo kỹ thuật và xây dựng tiêu chuẩn nhằm thúc đẩy phát triển và ứng dụng da microfiber trong ngành da giầy Việt Nam.

Next steps: Triển khai nghiên cứu cải tiến công nghệ sản xuất, xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật, và phát triển chuỗi cung ứng nguyên liệu trong nước. Các doanh nghiệp và viện nghiên cứu cần phối hợp chặt chẽ để đưa vật liệu này vào sản xuất đại trà.

Call to action: Các nhà sản xuất, nhà nghiên cứu và cơ quan quản lý hãy cùng hợp tác để thúc đẩy ứng dụng da microfiber, góp phần phát triển ngành da giầy bền vững và thân thiện môi trường.