Phát triển công nghệ thuộc kết hợp mimosa-granofin easy F90 Liquid thân thiện môi trường trong thuộc da cá sấu

Tạp chí Công thương | 1 tháng trước

NGUYỄN VĂN HIỀN - LÊ TRẦN VŨ ANH - PHẠM PHÚ DŨNG - NGUYỄN HÙNG SƠN (Viện Nghiên cứu Da - Giầy)

TÓM TẮT:

Bài viết trình bày phương pháp và kết quả nghiên cứu xây dựng công nghệ thuộc kết hợp Mimosa (tannin thảo mộc) và Granofin Easy F-90 Liquid để sản xuất da thuộc cá sấu phi Crom. Kết quả cho thấy, sử dụng 16% mimosa, 5% Granofin Easy F-90 Liquid cho da có nhiệt độ co gần 101°C, tính chất cảm quan và độ bền cơ học tốt. Sự thay đổi thứ tự bổ sung Mimosa và Granofin Easy F-90 Liquid đem đến sự khác biệt trong biên độ ổn định nhiệt, các tính chất cơ lý có thể so sánh được với da thuộc Crom.

Từ khóa: Công nghệ thuộc, mimosa-granofin easy F90 Liquid, thân thiện môi trường, thuộc da cá sấu.

1. Đặt vấn đề

Trong khoảng 20 năm qua các phương pháp thuộc mới sử dụng các tác nhân thuộc khác nhau nhằm thay thế các hợp chất crom độc hại, đã được phát triển. Mặc dù các phương pháp này có thể tránh được việc sử dụng hợp chất crom nhưng điều đó không có nghĩa là da thuộc không có các muối phi hữu cơ (nhôm, silicon, titan, v.v…). Do các quy định ngày càng nghiêm ngặt đối với da thuộc được tăng lên và các vấn đề liên quan tới việc quay vòng sử dụng chất thải da thuộc, việc sản xuất da không chứa crom (phi crom) trở nên rất quan trọng [1], [4].

Phát triển các công nghệ thuộc da thân thiện với môi trường, triển vọng nhất là kết hợp các vật liệu không chứa crom (nhôm, silica, kẽm, v.v…) và vật liệu hữu cơ như tanin thực vật, nhựa cây, aldehydes, v.v… [5]. Da thuộc phi crom có các ưu điểm như không có crom trong nước thải, trong mùn bào và có thể tái sử dụng hoàn toàn các sản phẩm cuối cùng của quá trình thuộc da cho các ứng dụng nông nghiệp mà không có rủi ro crom VI. Tác động môi trường của crom có thể được làm giảm bớt bằng việc thay thế một phần hay toàn bộ chất thuộc crom bằng các chất thuộc kim loại khác mà các hóa chất nhiều khả năng thay thế nhất là Al (III), Ti (III)/(IV), Fe(II)/(III), Zr(IV), và La(III). Các lựa chọn thay thế khác là polyphenols, oxazolidine, formaldehyde, polymers, carbohydrates, v.v… [2].

GranofinR Easy F-90 liquid là tác nhân thuộc có nguồn gốc hữu cơ, một chất dẫn xuất dị vòng đạt được bằng phản ứng của hợp chất aminohydroxy với formaldehyde, là một sự thay thế cho chất thuộc aldehyde. Trong điều kiện thủy phân, các vòng mở ra tạo thành hợp chất hydroxymethyl có thể phản ứng với một hoặc nhiều nhóm amino tạo ra liên kết ngang hiệu quả [3]. GranofinR Easy F-90 liquid đã được chứng minh có khả năng thuộc tốt và khả năng phản ứng cao với da cừu, da bò. Da được thuộc bằng GranofinR Easy F-90 liquid là một sự kết hợp hoàn hảo giữa chất lượng và sự bền vững về môi trường. Tác nhân thuộc này bền vững giúp cho các nhà thuộc da sản xuất được loại da thuộc phi crom chất lượng cao với các thông số của sản phẩm da đạt tiêu chuẩn, không chứa formaldehyde, kim loại nặng, phenol và dễ dàng đạt được nhiệt độ co từ 86°C đến 98°C… Hơn nữa, GranofinR Easy F-90 liquid còn làm đơn giản hóa quy trình thuộc, kết quả là tiết kiệm được năng lượng và thời gian.

Da động vật (da nguyên liệu) gồm chủ yếu là collagen protein trong khi các phân tử collagen tạo thành các bó sợi nhỏ dầy đặc. Các sợi này lại bao gồm các sợi siêu nhỏ. Trong mỗi sợi siêu nhỏ này, các phân tử collagen tập trung theo từng cụm. Để ổn định tốt nhất cấu trúc da nguyên liệu, tác nhân thuộc phải xuyên vào bên trong các sợi nhỏ và liên kết chúng theo chiều ngang với nhau. Các tác nhân thuộc crom chỉ tạo ra các liên kết giữa những yếu tố cấu thành nhất định của các phân tử collagen, các nhóm carboxyl, trong khi các tác nhân thuộc aldehyde phi crom mặt khác chỉ gắn kết với các nhóm amino (Hình 1).

GranofinR Easy F-90 liquid tạo liên kết với cả 2 nhóm, nhờ vậy cho độ mềm dẻo cao ở cả 2 mặt da. Điều này làm cho da được thuộc với GranofinR Easy F-90 liquid mềm dẻo, chịu xé rách tốt (Hình 2).

Mimosa là chất thuộc thảo mộc ở dạng đã Sulphit hóa, có tốc độ xuyên vào trong da tốt, có khả năng dùng để thuộc da mà không cần kết hợp với chất thuộc khác hoặc thuộc kết hợp. Mimosa chứa acid chebulinic, acid galic và có một lượng đường cao là các yếu tố thường có trong chất thuộc có khả năng thủy phân [2]. Vì vậy, Mimosa là tanin hỗn hợp tức là gồm các tanin cô đặc cũng như tanin có thể thủy phân chứa acid galic được este hóa với đường. Nghiên cứu thuộc kết hợp Granofin Easy F-90 Liquid và Mimosa được thực hiện để phát triển thuộc da thân thiện môi trường có hiệu quả thiết thực.

2. Thiết bị, nguyên vật liệu

Các thí nghiệm được thực hiện trên cơ sở các máy móc, thiết bị của xưởng thực nghiệm, Viện Nghiên cứu Da - Giầy. Ngoài ra, còn có các công cụ hỗ trợ, như: Cân điện tử, nhiệt kế, bếp cách thủy, máy gia nhiệt, giấy pH và dung dịch chỉ thị màu.

Nguyên liệu: Da cá sấu sau khi được lựa chọn từ sau công đoạn hồi tươi và ngâm vôi; các tấm da ít khuyết tật, đáp ứng tốt cho quá trình nghiên cứu thử nghiệm và da thành phẩm có mặt cật tự nhiên.

Hóa chất: Các hóa chất sử dụng cho thuộc da là các hóa chất đã được thương mại hóa đang có trên thị trường. Đây là sản phẩm của các hãng hóa chất có uy tín trên thế giới, đảm bảo các sản phẩm không tồn dư các chất độc hại và không bị cấm trên thị trường. Các hóa chất dùng cho phân tích dung dịch đã qua sử dụng là thuốc thử phân tích.

3. Phương pháp và nội dung nghiên cứu 3.1. Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp nghiên cứu tài liệu và thực nghiệm, đánh giá kết quả qua từng thí nghiệm, đánh giá so sánh, xử lý số liệu thực nghiệm, hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật trong quá trình thực hiện nhằm tìm ra quy trình công nghệ tối ưu.

3.2. Nội dung nghiên cứu

Chi tiết quy trình thuộc da Granofin Easy F-90 Liquid - Mimosa và Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid tương ứng được đưa ra trong Bảng 1 và Bảng 2. Lượng Granofin Easy F-90 Liquid sử dụng cho các thử nghiệm thuộc da là 5% trong cả hai thí nghiệm. Thí nghiệm đối chứng được thực hiện bằng cách chỉ sử dụng Mimosa như trong Bảng 3. Quy trình thuộc lại đề cập trong Bảng 4 được áp dụng cho cả da thí nghiệm và da đối chứng.

Bảng 1. Quy trình thí nghiệm Granofin Easy F-90 Liquid - Mimosa

Bảng 2. Quy trình thí nghiệm Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid

Bảng 3. Quy trình thí nghiệm thuộc Mimosa

Bảng 4. Quy trình thí nghiệm thuộc lại

- Đo nhiệt độ co của da

Nhiệt độ co (Ts) của da thực nghiệm và da đối chứng được xác định bằng cách sử dụng thiết bị đo 2 mẫu x 0,5cm2 từ các vị trí lấy mẫu chính thức, môi trường nóng với hỗn hợp tỷ lệ glycerol:nước = 3:1

- Xác định tính chất cảm quan của da

Da mộc thuộc kết hợp Mimosa - Granofin F90 liquid được đánh giá bằng cảm quan bằng tay, nhìn về độ mềm mại, độ đầy đặn, độ nhẵn, độ chặt mặt cật, độ đều màu nhuộm, hình thức bề mặt tấm da. 3 chuyên gia thuộc da có kinh nghiệm đánh giá da thành phẩm theo thang điểm từ 0 -10 cho mỗi đặc điểm chức năng; đặc điểm tốt hơn sẽ được cho điểm cao hơn.

- Xác định tính chất cơ lý của da

Mẫu để kiểm tra tính chất cơ lý khác nhau từ da thí nghiệm và đối chứng được lấy theo TCVN, mẫu được ổn định ở nhiệt độ (20 ± 2°C) và độ ẩm tương đối (65 ± 2%) trong 48 giờ. Độ bền kéo đứt, độ dãn dài khi đứt, độ bền mặt cật, độ bền xé rách được đo theo quy trình tiêu chuẩn. Mỗi giá trị là trung bình của 4 mẫu (2 dọc theo cạnh xương sống, 2 dọc vòng bụng).

- Phân tích hóa học

Phân tích hóa cho da thành phẩm thuộc kết hợp được tiến hành theo quy trình tiêu chuẩn. Hàm lượng tro tổng hợp, % độ ẩm, % dầu và mỡ, % nước hòa tan, % chất da, % tro không hòa tan và mức độ thuộc. Mỗi mẫu được phân tích 3 lần và giá trị báo cáo là giá trị trung bình.

- Phân tích nước thải thí nghiệm và đối chứng

Các dung dịch thuộc thí nghiệm và đối chứng được thu thập, sàng lọc và phân tích nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), tổng chất rắn hòa tan (TDS) theo tiêu chuẩn.

4. Kết quả và thảo luận

Thuộc kết hợp được thực hiện bằng cách sử dụng Granofin Easy F-90 Liquid -mimosa với lượng Granofin Easy F-90 Liquid 5%, lượng Mimosa không đổi ở 16% và thay đổi thứ tự kết hợp. Mặc dù thuộc kết hợp Mimosa và Granofin Easy F-90 Liquid thân thiện sinh thái, nhưng cần xác định tính chất da thuộc, so sánh với da thuộc crom. Nhiệt độ co của da crom cao hơn 100°C. Các dữ liệu nhiệt cho các da thuộc kết hợp khác nhau được đưa ra trong Bảng 5.

Sử dụng 5% Granofin Easy F-90 Liquid kết hợp với Mimosa, nhiệt độ co Ts so với da đối chứng Mimosa đã tăng hơn 13°C. Da thuộc kết hợp Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid có nhiệt độ co 101°C so với 83°C của da đối chứng thuộc Mimosa. Sự gia tăng hấp thu Mimosa với hiện diện của Granofin Easy F-90 Liquid và tăng hấp thu Mimosa có thể liên quan đến sự gia tăng nhiệt độ co của da thuộc Mimosa.

Bảng 5. Nhiệt độ co (Ts) của da thí nghiệm và đối chứng

- Tính chất cảm quan của da

Da cá sấu thí nghiệm và đối chứng được đánh giá bằng tay và trực quan. Việc xếp hạng cho da được tính toán và đưa ra trong Biểu đồ 1 cho thấy da cá sấu thuộc Granofin Easy F-90 Liquid - Mimosa mềm mại, đầy đặn, phẳng và màu nhuộm đồng đều so với da đối chứng thuộc Mimosa. Các tính chất cảm quan của da cá sấu thuộc Granofin Easy F-90 Liquid - Mimosa tốt hơn so với da Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid.

- Tính chất cơ lý của da

Các kết quả thử nghiệm cơ lý được đưa ra trong Bảng 6 và có thể so sánh đối với cả da thí nghiệm và đối chứng. Các tính chất như độ bền kéo đứt, độ dãn dài, độ bền xé rách của da Mimosa- Granofin Easy F-90 Liquid cao hơn so với da Granofin Easy F-90 Liquid - Mimosa, trong khi độ bền mặt cật của cả da Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid và da Granofin Easy F-90 Liquid - Mimosa tương đương. Các tính chất trên của da thí nghiệm đều tốt hơn da đối chứng.

Bảng 6. Tính chất cơ lýcủa da thí nghiệm và da đối chứng

- Tính chất hóa học của da

Các phân tích hóa học của da thí nghiệm và da đối chứng được biểu thị trong Bảng 7. Tuy nhiên, các chất hòa tan trong nước của da đối chứng cao hơn của da thí nghiệm (Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid).

Bảng 7. Tính chất hóa họccủa da thí nghiệm và đối chứng

- Phân tích nước thải

Nước thải thuộc da thí nghiệm và thuộc da đối chứng có chứa hàm lượng chất hữu cơ, chất rắn hòa tan và không hòa tan tương đối cao. Các chỉ số COD, BOD5, và TDS của nước thải thí nghiệm và đối chứng được xác định trong Bảng 8. Trong đó, các chỉ số của nước thải từ cả hai hệ thống thuộc da thí nghiệm đều thấp hơn so với đối chứng. Cải thiện chỉ số BOD5 và TDS của nước thải từ các thí nghiệm thuộc da kết hợp Granofin Easy F-90 Liquid -Mimosa có thể là do tăng khả năng hấp thụ Mimosa (xem dữ liệu khả năng hấp thụ Mimosa trong Bảng 5).

Bảng 8. Chỉ số ô nhiễm nước thải thuộc da thí nghiệm và đối chứng

5. Kết luận

Công nghệ thuộc kết hợp Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid được nghiên cứu trong khuôn khổ đề án “Nghiên cứu phát triển công nghệ thuộc da nốt sần tiên tiến, thân thiện với môi trường và sản xuất thử nghiệm tạo ra sản phẩm phù hợp nhu cầu thời trang cao cấp” và trình bày trong bài viết này là một phương pháp thuộc da thân thiện môi trường.

Kết quả cho thấy, Granofin Easy F-90 Liquid là một tác nhân thuộc mới với nhiều ứng dụng khác nhau trong thuộc da. Chúng còn có thể giúp loại trừ hoặc giảm lượng crom trong nước thải thuộc da. Theo đó, thuộc da cá sấu sử dụng quy trình thuộc kết hợp dựa trên Mimosa và Granofin Easy F-90 Liquid đã được thực hiện. Kết quả thuộc kết hợp với 16% Mimosa và 5% Granofin Easy F-90 Liquid cho sản phẩm da thuộc có nhiệt độ co 101oC, cao hơn 18oC so với da thuộc Mimosa. Hấp thụ Mimosa lớn hơn 11% khi Mimosa được dùng trong thuộc kết hợp với Granofin Easy F-90 Liquid so với thuộc Mimosa.

Phân tích cơ lý và hóa học cho thấy, da thuộc kết hợp có ưu thế khi so sánh với da thuộc Mimosa về tất cả các đặc tính. Da thuộc Mimosa - Granofin Easy F-90 Liquid mềm hơn so với da thuộc Mimosa. Phần lớn đặc tính của da thuộc kết hợp tốt hơn so với các đặc tính của da thuộc Mimosa. Thuộc da sử dụng kết hợp Mimosa và Granofin Easy F-90 Liquid là một lựa chọn thân thiện với môi trường và cung cấp da thuộc ổn định nhiệt, tính chất cảm quan tốt, có khả năng thương mại trong ngành công nghiệp thuộc da.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

Madhan, B., Jayakumar, R., Muralidharan, C. et al. (2001). Improvements in Vegetable Tanning: Can acrylics be co-tanning Agents. J. Amer. Leather Chem. Ass., 96,120-126.
D’Aquino A, Barbani N, D’Elia G,Lupinacci D, Navigella B. Seggiani M, Tomaselli M., Vitolo S. (2004). Combined Organic Tanning Based on Mimosa and Oxazolidine:Development of Semi-Industrial Scale Process for High-Quality Bovine Upper Leather. J Soc Leather Technol. Chem., 88, 47-55.
D’Aquino, A., D’Elia, G., Naviglio, G. et al. (2004). Synthetic organic tannage based on melamine resin and GRANOFIN EASY F-90 LIQUID: development of a semi-industrial scale process for high-quality bovine upper leather. J. Soc. Leather Technol. Chem. 87, 189-197.
Zhao Ya-Ting and Wang Xue-Chuan. (2007). Chinese developments chrome-free and low-chrome tanning materials. J Soc Leather Technol. Chem., 91,246.
Covington, A.D. (2008). Alternative Tanning Options. Leather Magazine, July, 16-22.

Developing the combination of Mimosa (vegetable tannin) and Granofin Easy F-90 Liquid to produce non-chromium crocodile leather

Nguyen Van Hien 1

Le Tran Vu Anh 2

Pham Phu Dung 3

Nguyen Hung Son 4

1 2 3 4 Leather and Shoes Research Institute

ABSTRACT:

The paper presents methods and results of the research on developing the combination of Mimosa (vegetable tannin) and Granofin Easy F-90 Liquid to produce non-chromium crocodile leather. The research’s results show that the use of the combination of 16% Mimosa and 5% Granofin Easy F-90 Liquid will produce the crocodile leather which has the shrinkage temprerature at nearly 101°C shrinkage temprerature and good mechanical, sensory properties. The research also shows that the changes in addition order of Mimosa and Granofin Easy F-90 Liquid can make differences in terms of the thermal stability and the physical-mechnical properties for the crocodile leather and these differences are compared with chrome tanned leather.

Keywords: Leather tanning technology, mimosa-granofin easy F90 Liquid, environment friendly, exotic crocodile leather tanning process.

[Tạp chí Công Thương - Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 28, tháng 11 năm 2020]

Nguồn Tạp chí Công thương: http://tapchicongthuong.vn/bai-viet/phat-trien-cong-nghe-thuoc-ket-hop-mimosa-granofin-easy-f90-liquid-than-thien-moi-truong-trong-thuoc-da-ca-sau-77976.htm

Bình luận / 0