Đề tài : Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) dùng trong công nghiệp thuộc da

Bộ công thơng
Viện nghiên cứu da-giầy




Báo cáo
nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat)
sử dụng trong công nghiệp thuộc da


Chủ nhiệm Đề tài: PGS.TS. Ngô Đại Quang




7187
17/3/2009

Hà nội, 12/2008
Đề tài đợc thực hiện trên cơ sở Hợp đồng NCKH & PTCN
Số 175.08/R-D/HĐ -KHCN ngày 25/2/2008.

Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công

nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-1-
mở đầu


1. Cơ sở pháp lý, xuất xứ và sự cần thiết của Đề tài
1.1. Cơ sở pháp lý
Đề tài Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử
dụng trong công nghệ thuộc da đợc tiến hành theo hợp đồng nghiên cứu
khoa học số 175-08/R-D/HĐ-KHCN giữa Bộ Công Thơng và Viện Nghiên
cứu Da Giầy ngày 25/ 02/ 2008.
1.2. Xuất xứ
Đề tài đợc đề xuất trên cơ sở nhu cầu hoá chất thay thế nhập khẩu cho
ngành công nghiệp Da- giày và thực tế khả năng triển khai nghiên cứu của
Viện nghiên cứu Da Giầy kết hợp với Viện Hoá học công nghiệp Việt Nam.
1.3. Sự cần thiết của Đề tài
Công đoạn trau chuốt, hoàn thiện (finishing) trong thuộc da cần có chất
làm bóng (topcoat) để tạo cho da thuộc có lớp bảo vệ trên màng trau chuốt.
Lớp topcoat phủ lên bề mặt da có tác dụng làm giảm độ thấm nớc, chống
dính, bền nhiệt, bền ánh sáng UV, bền ma sát cho màng trau chuốt, tạo cảm
giác mát, trơn và đặc biệt có độ mềm dẻo đàn hồi tơng tự nh da thuộc. Các
đặc tính thẩm mỹ nh mầu sắc, độ bóng, độ mềm mại, tính bắt mắt, , của
màng trau chuốt sẽ quyết định tính thơng mại của sản phẩm da thuộc.
Hiện nay, chất làm bóng trong nớc đang dùng chủ yếu phải nhập từ
nớc ngoài, thậm chí cả các chất làm bóng có nguồn gốc không rõ ràng, chất
lợng không ổn định. Vì vậy các cơ sở thuộc da trong nớc luôn bị ảnh hởng
bởi các nguồn cung từ nớc ngoài đồng thời những thiệt hại do chất lợng
chất làm bóng kém chất lợng gây ra không nhỏ.
Vì vậy Đề tài đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu điều chế chất làm bóng từ các

nguồn nguyên liệu có sẵn trong nớc để thay thế dần các sản phẩm nhập ngoại
và cải thiện chất lợng sản phẩm da thuộc trong nớc.

Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-2-
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Từ các nguồn nguyên liệu có sẵn trong nớc nh các polime, các hệ
polime nhũ tơng, huyền phù, các dung môi hữu cơ và các phụ gia khác,
nghiên cứu điều chế chất làm bóng hệ nớc dùng cho ngành thuộc da.
Trên cơ sở các chất làm bóng này, nhiệm vụ của Đề tài là nghiên cứu
thành công công nghệ điều chế chất làm bóng hệ nớc có độ ổn định cao dùng
để trau chuốt da nhằm giảm ô nhiễm môi trờng.
3. Đối tợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tợng nghiên cứu
Đối tợng nghiên cứu chính của Đề tài là Quy trình công nghệ điều chế
chất làm bóng hệ nớc dùng để trau chuốt da thuộc.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu là công nghệ điều chế vật liệu ở quy mô phòng thí
nghiệm.
Các lĩnh vực hóa học vật liệu nh chất tạo màng, dung môi hữu cơ, chất
màu và các hóa chất khác dùng để pha chế chất làm bóng.
Các lĩnh vực thuộc da nh các công nghệ và phơng pháp trau chuốt,
các phơng pháp đo và kiểm tra chất lợng màng bóng trên da, đánh giá vai
trò chất làm bóng tới chất lợng da thuộc.
4. Nội dung và phơng pháp nghiên cứu

4.1. Nội dung nghiên cứu
Đề tài tập trung thực hiện các nội dung chính sau:
- Su tầm và nghiên cứu tài liệu các phơng pháp điều chế chất làm
bóng dùng cho da thuộc.
- Phân tích và lựa chọn nguyên liệu dùng để pha chế chất làm bóng.
- Tổng hợp các phụ gia cần thiết.
- Nghiên cứu xây dựng các đơn phối liệu.
- Thử nghiệm sản phẩm trên da thuộc.
- Phân tích tính chất cơ lý bề mặt da khi dùng mẫu chất làm bóng đã
điều chế.
- Xác lập quy trình công nghệ điều chế chất làm bóng tối u.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-3-
- Đánh giá kết quả nghiên cứu.
4.2. Phơng pháp nghiên cứu
Từ các tài liệu sau khi tổng quát đợc, Đề tài phải biết kết hợp giữa lý
thuyết với thực hành, thực nghiệm tìm giải pháp công nghệ tối u để đạt đợc
sản phẩm chất lợng cao.
Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu hai hớng chính là pha chế chất làm
bóng và thử nghiệm sản phẩm trên da thuộc.
Đề tài đã đợc các chuyên gia của Trung tâm vật liệu của Viện Hóa học
công nghiệp Việt Nam và Trung tâm công nghệ thuộc da, Trung tâm phân tích
Viện nghiên cứu Da giầy nghiên cứu thực hiện.

Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-4-
PHầN II. TổNG QUAN

2.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nớc
2.1.1 Tình hình nghiên cứu điều chế chất làm bóng ở ngoài nớc
Các hãng hóa chất nớc ngoài nh Bayer, Scabbi, Stahl, Clariant,

luôn luôn nghiên cứu và phát triển các thế hệ chất làm bóng mới nhằm làm
tăng chất lợng sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm môi trờng. Các hệ polime
nhũ tơng hoặc huyền phù thờng đợc dùng để pha chế chất làm bóng là
Nitroxenlulo, polivinylaxetat, poliuretan,. Có loại chất làm bóng tan trong
dung môi hữu cơ, có loại chất làm bóng tan trong nớc, mỗi loại này khi sử
dụng sẽ cho màng bóng chất lợng khác nhau nh độ đàn hồi, độ cứng, độ
bóng, độ trong, v.v.
Các bớc phát triển của công nghệ nghiên cứu sản xuất chất làm bóng
trải qua nhiều giai đoạn thử nghiệm khác nhau. Giai đoạn đầu phát triển chủ
yếu là các loại chất làm bóng dùng dung môi để pha chế nh polivinylclorit
với dung môi cyclohexanon, hỗn hợp copolime của stiren và butadien trong hệ
dung môi vòng thơm. Các chất làm bóng này dễ điều chế nhng do phải sử
dụng dung môi mạnh, độc hại cao nên ngày nay hạn chế sử dụng. Các giai
đoạn sau này ngời ta dùng các chất tạo màng của hệ này nh nitroxenlulo,
poliuretan, polithionyl, polifutfuron, v.v, thờng chỉ tan trong dung môi hữu
cơ, nên ngời ta phải dùng các dung môi này để hòa tan polime thành dung
dịch sau đó pha loãng bằng các dung môi khác nhằm hạ giá thành và cải thiện
các tính chất hóa lý của hệ.
Thời kỳ sau này ngời ta phát triển thêm các chất làm bóng đi từ các
polime thiên nhiên nh casein, lòng trắng trứng, các gelatin động vật, nhựa
thông, nhựa cây sơn, dầu thực vật, v.v. Trong các polime tự nhiên nh casein,
lòng trắng trứng, gelatin động vật dùng để điều chế các chất làm bóng tan
trong nớc, không dùng dung môi nên đỡ độc hại hơn. Các loại chất làm bóng
này có độ bền không cao trong môi trờng axit và kiềm, dễ bị oxy hóa, dễ bị
mài mòn, sản phẩm có độ mờ nhất định. Các polime đi từ thiên nhiên nh
nhựa thông, dầu cây sơn, dầu thực vật vẫn phải dùng hóa chất để biến tính và
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công

nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-5-
pha loãng hay làm khô khi chế tạo chất làm bóng. Các hóa chất thờng sử
dụng là dung dịch andehyt, isopropanol, cyclohexan, etylaxetat, v.v. Các hóa
chất này rất độc hại, một số hiện nay vẫn đợc dùng để pha chế chất làm
bóng.
Để giảm giá thành chất làm bóng và hạn chế mức độ ô nhiễm môi
trờng, các chất làm bóng hiện nay đợc điều chế ở dạng nhũ tơng hoặc
huyền phù, hỗn hợp này là dạng dung dịch nớc chứa chất làm bóng không
tan trong nớc và đợc phân tán nhờ chất nhũ hóa. Để điều chế chất làm bóng
hệ nớc này hiện nay có hai cách, một đi từ hệ polime trùng hợp nhũ tơng
hoặc huyền phù sẵn trong nớc; hai là đi từ dung dịch polime đã hòa tan trong
dung môi sau đó phân tán vào hệ nớc. Cách thứ nhất thông dụng hơn vì
ngời ta dễ kiểm soát đợc độ dài mạch và khối lợng phân tử nên dễ dàng tạo
đợc polime thích hợp. Cách này cũng hạn chế đợc dung môi. Cách này
thích hợp cho dùng tại chỗ hay khoảng cách sử dụng gần, đỡ công chuyên chở
và bao gói.
Cách thứ hai thờng áp dụng khi sản xuất để dự trữ, bảo quản lâu, dễ
vận chuyển đi xa. Tuy nhiên cách này có giá thành cao và thích hợp cho
những nơi không áp dụng đợc cách một.

2.1.2. Tình hình nghiên cứu điều chế chất làm bóng trong nớc
Công nghiệp thuộc da ở nớc ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, năm
2007 đạt sản lợng 80 triệu sqf da thành phẩm. Tuy nhiên hầu hết hóa chất
dùng cho thuộc da trong đó có các chất làm bóng đều phải nhập ngoại. Hàng
năm chúng ta nhập tới 250 tấn chất làm bóng dùng để trau chuốt da thuộc.
Hiện nớc ta đang sử dụng hai loại hệ chất làm bóng chính là hệ dung
môi và hệ nhũ hóa. Hệ dung môi hiện đang dùng nhiều trên cơ sở polime
chính là polivinylclorit, poliuretan, nitroxenlulo, poliacrylic, polivinylancol,

v.v. Các dung môi chính đang dùng để pha chế chất làm bóng là
cyclohexanon, dietylenclorua, toluen, anilin, etylaxetat, butylaxetat, v.v. Các
chất làm bóng dùng dung môi có một số
u điểm nh thời gian khô nhanh, độ
bóng cao, ít mờ, độ mềm dẻo cao,v.v. Tuy nhiên do lợng dung môi dùng khá
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-6-
lớn chiếm tới trên 70% khối lợng thành phần nên khi sử dụng dễ gây ô nhiễm
môi trờng, cần phải có thiết bị hút và xử lý hơi dung môi thật tốt.
Chất làm bóng hệ nhũ hóa đợc thay thế dung môi sử dụng trong hệ
trên bằng nớc kèm với các chất nhũ hóa. Các chất nhũ hóa chính gồm có
polivinylancol, gelatin, hồ tinh bột biến tính, lòng trắng trứng, , có tác dụng
làm giảm sức căng bề mặt của nớc nên dễ dàng phân tán dung môi hữu cơ
vào dung dịch nớc. Chất làm bóng hệ nhũ hóa có giá thành hạ và ít gây ô
nhiễm môi trờng. Tuy nhiên hệ nhũ hóa thích hợp khi sử dụng ngay sau pha
chế, không nên bảo quản lâu quá 6 tháng vì độ bền nhũ mất tính ổn định.
Cho tới nay, trong nớc cha có cơ sở nào đặt vấn đề sản xuất chất làm
bóng cho ngành thuộc da. Vì vậy rất cần nghiên cứu công nghệ điều chế chất
làm bóng nhũ hóa để thay thế dần các sản phẩm nhập ngoại, hạn chế ô nhiễm
môi trờng tạo điều kiện để ngành thuộc da phát triển bền vững hơn.

2.2. Các cơ sở khoa học áp dụng cho Đề tài
2.2.1. Vai trò của chất làm bóng trong trau chuốt da
Phần việc cuối cùng trong khâu hoàn thành khô là trau chuốt da. Đây là
công đoạn rất quan trọng, mục đích là nâng cao chất lợng và hình thức da

thành phẩm. Trau chuốt làm tăng tính hấp dẫn về màu sắc và cảm quan của da
thành phẩm. Trau chuốt còn cải tạo các khiếm khuyết của da nguyên liệu và
công nghệ thuộc da nh cải tạo bề mặt da xấu, chống lỏng mặt cho da Lớp
trau chuốt cần bền vững đối với tác động cơ học, ánh sáng, nhiệt độ, chống
thấm nớc, dung môi, axit và kiềm loãng Trau chuốt vẫn phải bảo toàn các
tính chất u việt của da thật nh khả năng thoát khí, hơi, tạo cho da có hình
thái tự nhiên

2.2.2. Các phơng pháp trau chuốt da
Tùy theo từng loại da, yêu cầu kỹ thuật, hình thức hoàn thành của da mà
ngời ta lựa chọn các phơng pháp khác nhau để trau chuốt da.


Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-7-
Hình 1: Sơ đồ các phơng pháp trau chuốt da thuộc

Trau chuố
t
Lớp nhuộm
Lớp hãm
Lớp nhuộm
Đánh bóng
Lớp hãm
Lớp nhuộm
In tạo dáng

Lớp cơ bản
Lớp hãm
Lớp nhuộm
Ngâm tẩm
In (sấy)
Chà mặt
Lớp nhuộm
In tạo dáng
Lớp cơ bản
Lớp hãm
Tạo hình thức
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-8-
a- Phơng pháp ngâm tẩm:
Phơng pháp này dùng để xử lý da lỏng hoặc da có khuyết tật tự nhiên
cần phải đáng mặt cật.
Hệ ngâm tẩm bao gồm nớc, chất trợ xuyên, chất kết dính. Chất kết
dính là các polime, dễ đi vào cấu trúc sợi của da và có độ kết dính tốt. Lợng
dùng khoảng 25-30g dung dịch hoặc 2-5g khô/ft
2
da. Thời gian ngâm tẩm
khoảng 1-2 giây, lâu quá làm da cứng, nhanh quá hóa chất chỉ bám lên bề mặt
cũng dễ gây cứng, độ lỏng của da không cải thiện đợc nhiều.
Quy trình công nghệ ngâm tẩm nh sau:
- Đối với da không cải tạo mặt cật

Hình 2: Sơ đồ ngâm tẩm da không cải tạo mặt cật
















- Đối với da cải tạo mặt cật



Chuẩn bị dung dịch ngâm tẩm:

Hóa chất: trợ xuyên: nớc = 3:2:5
Xoa da
Dùng bàn trải xoa đều lên da từ
bụng đến lng
Để qua đêm
Vắt lên mễ hoặc trải xuống đất
Sấy chân không/

hoặc in 100k
g
ở 60
0
C
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-9-
Hình3: Sơ đồ ngâm tẩm da cải tạo mặt cật

b- Các phơng pháp trau chuốt
Phơng pháp đơn giản nhất là bôi bằng bàn chải đều lên bề mặt tấm da.
Dung dịch dùng để trau chuốt đợc bôi đều sau đó để khô rồi bôi lại lần thứ
hai. Phơng pháp này dùng cho các tấm da nhỏ, xởng thủ công.
Phơng pháp dùng súng phun, tấm da đợc phun đều dung dịch làm
bóng bằng súng khí nén sau đó đa đi phơi hoặc sấy khô.
Phơng pháp phun áp lực, ngời ta nén dung dịch làm bóng ở áp suất
cao sau đó cho chạy qua đầu vòi phun tạo ra các hạt nhỏ nh sơng phủ đề lên
bề mặt tấm da.
Chuẩn bị dung dịch ngâm tẩm:

Kết dính: trợ xuyên: nớc = 3:1,5:5,5
Xoa da
Dùng bàn trải xoa đều lên da từ
bụng đến lng
Để qua đêm
Vắt lên mễ hoặc trải xuống đất
Sấy chân không/
hoặc in 100kg ở 60
0
C
Đánh mặt bằng
giấy giáp thô P220
Đánh mặt lại bằng
giấy giáp mịn P400
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy

Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-10-
Phơng pháp cán láng và tráng màng, ngời ta dùng du lô đã tẩm dung
dịch làm bóng rồi cho lăn trên bề mặt tấm da. Sử dụng nhiều rulo sẽ cho tấm
da có độ bóng đồng đều và ít hao tốn chất làm bóng.
c- Phơng pháp trau chuốt cationic
Da mộc cha xử lý thuộc lại bằng hóa chất để tạo cho da có điện tích
anion mạnh. Sau đó phun lớp nớc thoát cationic lên khắp bề mặt da. Phơi khô
tự nhiên, đa da đi xử lý nh da thuộc lại, để yên 24h trớc các công đoạn tiếp
theo để da đạt các cân bằng tối u, tạo cảm giác dịu, trơn và tự hãm.
Giai đoạn tiếp theo là quá trình nóng chảy khi in. Da đợc làm nóng
lên, các chất liên kết chảy mềm ra chui vào các bó sợi, điền đày các vùng h
hại. Nhiệt độ thờng là 80-90
0
C, áp lực 150-250kg, thời gian từ 3-5 giây hoặc
ở nhiệt độ 100-110
0
C, áp lực 50-70bar chạy trên máy in trục.
2.2.3. Chất làm bóng (topcoat)
Trên thị trờng, các loại polime dùng để pha chế chất làm bóng phổ
biến hiện nay là nitroxenlulo, polivinylaxetat, poliuretan, . , dạng nhũ hóa
trong nớc và dạng dầu hóa trong dung môi hữu cơ. Mỗi loại polime khác
nhau khi pha chế sẽ cho các sản phẩm với những đặc tính khác nhau nh:
Nitroxenlulo: Bền nớc, độ bóng cao, cứng, trớc khi dùng cần biến
tính để mạch polime mềm dẻo hơn trớc khi pha chế dùng cho da thuộc.
Polivinylaxetat: Bền mài nỉ ớt, bền uốn gấp, chịu va chạm cơ học tốt

Poliuretan: Rất bóng, chịu nớc tốt, bền cơ lý tốt hơn hai loại trên.
Các yêu cầu cơ lý của chất làm bóng cho da thuộc:
- Độ bám dính màng: cao
- Độ bền uốn, dẻo: cao
- Chống mài mòn nỉ khô, ớt: cao
- Chịu dung môi, hóa chất: không tan trong nớc, không tan trong một
số dung môi nh cồn, metanol, formol, kiềm loãng, axit yếu.
- Chịu nhiệt: có thể chịu đợc nhiệt độ tới -10
0
C đến 100
0
C.
- Không làm ảnh hởng tới độ thoáng hơi, khí của da.
Chất làm bóng thờng dùng các phơng pháp phu xì máy, cán màng,
quét, Lợng phun xì khoảng 3-5 g/bia da, 7-10g/bia da khi cán hoặc bôi.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-11-
Ngời ta phân loại chất làm bóng dựa vào dung môi hòa tan nh loại tan
trong nớc, loại nhũ hóa trong nớc và loại tan trong dung môi. Gần đây các
hãng mới đa ra loại chất làm bóng vừa tan trong nớc, vừa tan trong dung
môi.
Chất làm bóng tan trong nớc
Thờng là các polime tự nhiên nh gelatin, casein, tinh bột biến tính,
lòng trắng trứng, v.v, đợc hòa tan vào nớc cùng với các thành phần khác
nh một số chất hoạt động bề mặt, polyol, v.v. Sau khi phun dung dịch chất

tạo màng này lên da, cơ chế tạo thành màng bóng có thể đợc mô tả trên hình
4.



Nớc


Hình 4: Sự hình thành màng bóng từ chất tạo màng tan trong nớc

Theo cơ chế này, màng chất bóng dạng dung dịch keo đợc hình thành
nhờ sự mất nớc do hydrat hoá với lớp nớc thoát và mất nớc do bay hơi.
Mối liên kết đợc tạo ra từ việc chất bóng sa lắng xuống bên cạnh các
lớp nớc thoát nhờ việc mất nớc do bay hơi và việc hydrat hoá của lớp này.
Chất làm bóng tan trong dung môi hữu cơ
Các dung dịch chất làm bóng dùng dung môi hữu cơ thờng là các
polime tổng hợp, một ít từ tự nhiên. Các polime Nitro xenlulo, các xenlulo ete
hoặc este, các polyme vinylic, các polyacrylat, một vài polyuretan đợc hòa
tan trong dung môi rồi trộn với các chất kết dính dạng sơn nói chung (dầu
lanh biến tính) , các chất làm khô và các hóa chất khác tạo ra một hệ đồng
nhất. Việc dùng dung môi giúp quá trình hòa tan các polime tốt hơn và cải
thiện thời gian khô cũng nh chất lợng của chất làm bóng.
Sự hình thành màng bóng có thể đợc thể hiện nh hình 5.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-12-

Dung môi



Hình 5: Sự hình thành màng bóng trên hệ dung môi

Màng bóng hình thành từ các polime sau khi dung môi bay hơi.
Dạng polime thờng dùng nhất là nh tng nitro xenlulose, đợc áp
dụng trong môi trờng không có nớc nên khi hoàn chỉnh nó có khả năng bền
với nớc.
Hệ nhũ tơng hoặc hệ phân tán
Trong hệ này thì chất làm bóng không hoà tan trong nớc đợc phân
tán thành các giọt nhỏ, ổn định. Chúng có thể phân tán trong môi trờng nớc
hoặc dung môi. Đầu tiên chất làm bóng đợc hoà tan trong dung môi, sau đó
đợc phân tán trong môi trờng nớc nhờ sự có mặt của chất nhũ hoá.
Sự hình thành của màng bóng cho hệ này cụ thể nh ở hình 6.



Nớc,Dung môi




Hình 6: Sự hình thành màng bóng của hệ phân tán

Màng đợc hình thành từ các polyme phân tán trong quá trình mất nớc

và dung môi do bay hơi hoặc hấp thụ nớc.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-13-
Chất làm bóng đi từ hệ phân tán hiện nay đang đợc a chuộng và đợc
khuyến khích sử dụng để thay thế chất làm bóng dùng dung môi.
Do đó nếu nh bề mặt da thoáng, dễ hút ẩm thì polyme xâm nhập vào
càng ít và bề mặt của màng film sẽ tốt hơn, bóng hơn (ví dụ nh da không có
chất béo thuộc bằng dầu thực vật thì sẽ bóng hơn là một lớp phủ tơng ứng
trên bề mặt da thuộc crom). Độ xâm nhập của polyme còn phụ thuộc vào độ
hoà tan của các sản phẩm gia công hoặc độ ẩm của da. Ngoài ra nó còn phụ
thuộc vào độ dày đặc của cấu trúc sợi và cách thức tiến hành trau chuốt.
Phần lớn polyme phân tán rễ xảy ra đông tụ, bởi vì trong hạt da có axit,
các muối, các ion và cation, , trong cấu trúc của da những chất này làm tăng
khả năng bít kín trên bề mặt da.
Những tính chất của màng tạo ra trên bề mặt da không chỉ phụ thuộc
vào loại polyme mà còn phụ thuộc vào vị trí của màng so với bề mặt hạt da,
giống nh trờng hợp dùng giải pháp với cazein. Độ nhớt của màng polyme
phân tán không thay đổi trực tiếp theo độ đậm đặc của chúng.
Màng bóng đợc hình thành thờng không phải là do độ nhớt tăng lên
mà là do sự đông tụ đột ngột. Hiện tợng này có thể dễ dàng quan sát đợc
khi tráng lớp phân tán này lên da và đến một mức độ nào đó thì lớp này tự
nhiên trở nên dính, cuộn lên hoặc là dính vào lớp nền trớc đó.
Hiện tợng này thờng đợc dùng để kiểm tra mức độ keo tụ của hệ
chất làm bóng. Nhỏ một giọt của hỗn hợp lên tay và xoa để kiểm tra thời gian
khô lại. Khả năng các hạt tụ lại là một tính chất quan trọng của các chất kết

dính dạng này. Thờng là các chất tạo màng bằng nhựa nhiệt dẻo với chất làm
mềm sẽ keo tụ lại tốt tùy thuộc vào cấu trúc hoá học và kích cỡ cũng nh hình
dạng của mạch polyme (Ví dụ nh PVC, polyetilen khi phân tán trong nớc
không tạo ra đợc màng gắn kết, các giọt này không tụ lại mà tạo ra một lớp
bột mịn). Nếu dùng polyme phân tán trong th
ơng mại thì tất cả các hạt phân
tán không có cùng một kích cỡ, các hạt phân tán nhỏ hơn có thể coi nh chất
làm mền và làm chất hoá dẻo cho các phân tử lớn hơn. Để có thể điều khiển
đợc yếu tố này sẽ xảy ra qúa trình polyme hoá nhũ tơng. Sự kết tụ lại còn
phụ thuộc vào loại lớp bề mặt giữa giọt polyme và môi trờng nớc, hiện
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-14-
tợng này có thể ngăn trở sự keo tụ thực sự. Kích cỡ của các hạt cũng quyết
định một phần khoảng cách khi chúng liên kết lại với nhau. Giống nh là
bêtông khi ta quan sát thấy kích cỡ của các thành phần trong khối bêtông đã
hoàn chỉnh có thể thấy cỡ hạt càng mịn thì cha chắc đã tạo ra đợc một hỗn
hợp cứng chắc hơn. Một hỗn hợp gồm các hạt nhỏ và to khác nhau thì sẽ tạo
ra một kết quả tốt hơn. Kích cỡ của hạt phải đợc kiểm soát trong quá trình
sản xuất polyme.

to nhỏ hỗn hợp
Hình 7: Sự gắn kết của các giọt với kích cỡ khác nhau của màng polyme
phân tán đã đông tụ.
Quy tắc này đợc phát triển cho polyme phân tán với nồng độ cao tới
60%, bao gồm nhiều loại hạt với kích cỡ khác nhau để tạo ra một liên kết tốt
nhất trong quá trình tạo màng polyme. Đáng chú ý khi các hạt polyme phân
tán đợc trộn với các thành phần khác nh là bột màu, dung dịch nhuộm, bởi
vì có thể có sự thay đổi về kích cỡ các hạt hoặc là có sự kết thành nhóm.
Khi màng mỏng này khô trên da sẽ không tạo thành màng liền khít nh
đối với hệ keo mặc dù là các hạt có thể gắn khít với nhau. Các hạt này thờng
ít khi tan hoàn toàn vào hạt khác và tác nhân tạo nhũ có thể có ở đâu đó trên
lớp màng này. Các kết luận trên trong quá trình tổng hợp lớp màng ngăn cách
của màng bóng sẽ có độ xốp rỗng. Việc màng bóng có độ xốp rỗng có thể làm
giảm độ rắn chắc của màng polime, nhng lại có thể tăng tính đàn hồi khi tạo
màng trên lớp da nền. Độ xốp rỗng không chỉ có lợi trên giầy hoặc da bọc vì
đối với những sản phẩm này độ thấm nớc và không khí rất là quan trọng
trong cả quá trình hoàn thiện. Vì vậy nếu nh áp dụng một lớp màng có chứa
nớc lên màng da nền rất là quan trọng, lớp màng da nền này có khả năng hút
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-15-
nớc từ lớp màng thứ hai bên trên. Trái lại sẽ xảy ra hiện tợng nhỏ giọt nớc
vào màng thứ hai sẽ không dính chặt lên lớp màng nền thứ nhất. Nếu tráng
mỏng màng rỗng của nhựa tổng hợp sẽ tăng độ kết dính của các phân tử
polyme và giảm độ rỗng, gây khó khăn cho việc áp dụng lớp thứ hai.
Hình dới đây diễn giải sự hình thành màng chất kết dính polyme và

pigment đã đợc làm khô từ dung dịch phân tán trong nớc:

Giọt polyme

Hạt pigment




Lớp da

Hình 8: Vị trí của các giọt polyme xung quanh các pigment.
Sự có mặt của pigment, parafin wax, cazein và các loại phân tử khác
nhau sẽ làm giảm tính đồng đều của màng, khiến cho màng trở nên hút nớc
từ các lớp khác nhau. Khoảng 2 phần thể tích của chất kết dính polyme đợc
trộn với 1 phần thể tích pigment trên một màng khô sẽ tạo ra sự kết dính tốt
nhất của pigment. Nếu nh cho nhiều chất kết dính hơn sẽ tăng độ bóng, tăng
độ cứng của màng và khiến màng ít thấm nớc hơn. Các chất phụ gia nh là:
cazein, dầu sulphat là những chất hoạt động bề mặt sẽ tập hợp lại trên bề mặt
lớp tiếp xúc hoặc là bị hấp thụ vào da.
Các loại chất kết dính này có những đặc điểm quan trọng sau:
- Nó có thể đợc áp dụng trong môi trờng nớc, giá thành rẻ nhng
sau khi đã làm khô thì màng bóng sẽ không hấp thụ nớc nữa.
- Nó có thể tạo ra các màng co dãn tơng ứng với bề mặt da mà không
cần sử dụng chất hoá dẻo hoặc chất làm mềm.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-16-
- Nó có tính chất hàn kín các bề mặt da sạn, không hoàn chỉnh. Nếu
không sử dụng chất kết dính này sẽ không có đợc một màng bóng linh động,
không thấm nớc.
Hệ chất làm bóng phân tán vừa kế thừa đợc các u điểm của hệ nớc
vừa kế thừa đợc các u điểm của hệ dung môi. Mặt khác dùng hệ phân tán
vừa có giá thành hạ vừa giảm ô nhiễm môi trờng.

2.2.4. Các loại nguyên liệu dùng để điều chế chất làm bóng (topcoat)
Các nguyên liệu chính dùng để pha chế chất làm bóng bao gồm các
thành phần sau:
1- Chất tạo màng
2- Dung môi
3- Dung môi pha loãng
4- Chất hóa dẻo, chất làm mềm
5- Chất nhũ hóa
6- Chất chống tạo bọt
7- Chất chống oxy hóa
8- Chất làm khô
9- Nớc và các hóa chất khác
Tùy theo yêu cầu loại chất làm bóng nào mà ngời ta điều chỉnh và sử
dụng các thành phần trên để đợc các tính năng mong muốn.
a- Chất tạo màng
Các polime tạo màng bóng thờng dùng hiện nay là nitroxenlulo, poli
uretan, polyvinylaxetat,
Nitroxenlulo
Là polime dùng nhiều nhất trong công nghiệp dùng để làm màng bóng
trong vật liệu xây dựng, gỗ và phần nhỏ dùng trong da thuộc. Nitroxenlulo là
este của xenlulo và axit nitric. Tùy mức độ nitro hóa khác nhau mà ngời ta có

mono, di, trinitroxenlulo.
{-C
6
H
9
O
4
ONO
2
-}
n
: mononitro xenlulo, N%=6,63
{-C
6
H
9
O
4
(ONO
2
)
2
-}
n
: dinitro xenlulo, N%=11,11
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-17-
{-C
6
H
9
O
4
(ONO
2
)
3
-}
n
: trinitro xenlulo, N%=14,14
Trong công nghiệp nitroxenlulo đợc điều chế có độ tinh khiết tới 99%,
mức độ nitro hóa có thể đạt từ 1,2-13,4%.
Trong công nghiệp nitroxenlulo đợc điều chế từ quá trình nitro hóa
xenlulo (bông, bột xenlulo) bằng axit nitơric có axit sunfuaric làm xúc tác.
Quá trình nitro hóa đợc thực hiện trong môi trờng nớc.
C
6
H
10
O
5
+
XHNO
3
H

2
SO
4
C
6
H
10-X
(NO
2
)
X
O
5
+XH
2
O
T
o

Tỷ lệ axit sunfuric/axit nitric thờng bằng 2/1, ngời ta cho xenlulo vào
axit sunfuric 85-90% trớc sau đó cho từ từ axitnitric kết hợp khuấy trộn đều.
Phản ứng xảy ra ngay tức thì và khá nhanh nên cần thận trọng kiểm soát nhiệt
độ và tốc độ cho axit nitric.
Để đợc các sản phẩm mono, di nitro ngời ta tính lợng axit nitric cần
thiết cho vào phản ứng để đợc sản phẩm mong muốn. Các sản phẩm tạo ra
không tan trong nớc nên sau khi kết thúc phản ứng ngời ta trung hòa lợng
axit d bằng kiềm sau đó rửa sạch bằng nớc lạnh. Sấy sản phẩm ở 100
0
C
ngời ta đợc nitroxenlulo khô. Để đợc nitro dạng nhũ hóa trong nớc ngời

ta tiến hành giai đoạn hai là nhũ hóa dung dịch nitroxenlulo.
Hòa tan nitroxenlulo trong hỗn hợp etylaxetat và butylaxetat đợc dung
dịch nitroxenlulo, sau đó cho từ từ vào dung dịch nớc pha chất nhũ hóa ngời
ta đợc dung dịch nitroxenlulo. Dung dịch nitroxenlulo dạng nhũ hóa có thể
dùng để làm màng phim, làm giấy chống ẩm. Phần lớn dung dịch nitroxenlulo
dạng nhũ hóa đợc pha trộn với dung dịch nhũ tơng poliacrylic để đợc
nguyên liệu làm sơn, làm chất làm bóng cho da, giầy, véc ni đồ gỗ,v.v.
Nitro xenlulo với lợng nhỏ nitro (10-11,5% tơng ứng với 2,1- 2,3/1 đoạn
mạch) gọi là colodiu có tính chất đặc trng là chỉ hoà tan trong hỗn hợp alcol
và ete, không tan trong bất cứ một hệ dung môi nào trong hai chất trên. Độ
hoà tan phụ thuộc vào việc este phân ly có nhóm NO
2
, còn alcol là nhóm OH,
nhng không có một dung môi nào có thể hòa tan, một mình nó có thể tách ra
khỏi phân tử đủ để chuyển dịch vào dung dịch, nhng với hỗn hợp thì nó dễ
thực hiện hơn. Colodiu hoà tan trong ete metilic, ete etilic của glicol, hoặc
đồng thời cả nhóm alcol và nhóm ete. ứng dụng để chế tạo xenluloit và các
loại dung dịch nitro xenlulo.

Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-18-
Nitro xenlulo chứa lợng N cao (12,5-13,5%) gọi là fulnicoton, có dạng
sợi của xenlulo ban đầu và tan trong axeton, etylaxetat, amylaxetat hoặc trong
hỗn hợp acol/ete = 2/1, sẽ ngấm mạnh (gel hoá) và sẽ mất đi cấu trúc sợi, đợc
ứng dụng để chế tạo các thuốc súng không khói và các loại vải tơ nhân tạo.

Nitro cellulose với lợng nhỏ N (7-8,5%) tơng ứng với mononitro
xenlulo tan ít trong axeton và không tan trong các dung môi khác, không có
ứng dụng riêng biệt. Nitro xenlulo đợc sản xuất đầu tiên đồng thời ở Pháp
bởi P. Knop và ở Đức bởi O.Schonbein(1846).

Polyuretan
Polyuretan là polime ngng tụ từ các ancol dihydroxilic và diizoxianat
hoặc diclocacboxylic với polyol.
CNR N C
+
HO R
,
OH
RN
H
C
O
O R
,
ON
H
C
O
n
Polyuretan
O O
n
n

- Phản ứng trùng ngng giữa este diclocarbonic của các glicol với các

diamin.

COR O C
+
H
2
N R
,
NH
2
ROC
O
H
N
R
,
H
N
OC
O
n
Polyuretan
O O
n
n
Cl Cl


Polyuretan là hợp chất cao phân tử có trọng lợng phân tử từ 12.000 đến
20.000, là chất rắn, không màu, có nhiệt độ chảy mềm từ 150-180

0
C, bền ánh
sáng, tan trong một số dung môi hữu cơ, thờng đợc ứng dụng chế tạo các
sản phẩm nhựa, các loại nh tng, các loại keo dán, dùng làm chất ngấm
cho vải và giấy.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-19-
Poliuretan dạng huyền phù là kết quả của quá trình phân tán poliuretan
trong nớc nhờ chất nhũ hóa. Trớc khi sử dụng, ngời ta trộn dung dịch
poliuretan nhũ hóa với xúc tác nh trietylendiamin, diclocyclohexalamine,
dimetyletanolamin,v.v.
Polyuretan đợc dùng làm chất làm bóng trong công nghiệp thuộc da,
chất làm bóng này ban đầu đợc phát triển bởi hãng Bayer. Đã có rất nhiều cải
tiến từ đó đến nay và chất này hiện đợc dùng cho loại da rất bóng, loại da dễ
lau sạch và những đặc trng mới nh là làm cho bề mặt da trông nh ớt.
Polyvinylaxetat
Polyvinyl axetat đợc polyme hoá từ vinyl axetat với sự có mặt của xúc
tác peroxit.

H
2
C
CH
O C CH
3

O
H
2
C
H
C
O C CH
3
O
n
n
Polyvinylaxetat


Sản phẩm chủ yếu là chất rắn, không màu, không độc hại, nhiệt độ chảy
mền từ 50 - 100
0
C, tan trong alcol, benzen, hợp chất halogen, xeton, axit
axetic.
Ngoài ra polivinyl axetat còn đợc trùng hợp hệ huyền phù và nhũ tơng từ
monome dùng để làm sơn không dung môi, các chất kết dính, chất phủ hệ
nớc,v.v.
Polyvinyl axetat đợc dùng làm các loại keo dán, các loại nh tng, dùng
trong công nghiệp dệt, keo dán, màng mỏng.
Poly acrylat
Các Polyacrylat nh: Polymetylmetacrylat, Polyetylacrylat, Polybutyl
acrylat, polyizobutylacrylat, , thu đợc từ phản ứng polyme hoá theo cơ chế
gốc từ các monome tơng ứng dới sự có mặt của các chất xúc tác khác nhau.
Polyetylacrylat là phản ứng polyme hoá giữa monome etylacrylat với sự
có mặt của các peroxit hữu cơ.

Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-20-
H
2
C
CH
C
n
n
Polyetylacrylat
OC
2
H
5
O
H
2
C
H
C
C OC
2
H
5
O

Sản phẩm là chất rắn, có nhiệt độ chảy mền từ 70 - 95
0
C, không màu,
trong suốt, tan trong aceton, ete.
Poliacrylat dùng nhiều trong công nghiệp là loại nhũ tơng và huyền
phù, hai hệ này có giá thành thấp, rất thuận tiện khi sử dụng làm sơn nớc,
chất làm bóng hệ nớc và keo dán.
Các chất kết dính loại này tờng ít đợc sử dụng một mình để làm
màng bóng cho da mà thờng trộn thêm một số loại polime khác.

b- Dung môi
Các dung môi sử dụng trong chất làm bóng da có vai trò quan trọng, vì
vậy thờng là các dung môi đắt tiền, có các tính chất lý hóa rất tốt quyết định
tới chất lợng màng bóng tạo ra. Việc lựa chọn hệ dung môi nào tùy thuộc vào
polime chọn làm chất tạo màng bóng song cần chú ý mấy đặc điểm chính sau
đây:
Mức độ bay hơi
Mức độ bay hơi quyết định phần lớn tới tính chất của màng bóng, dung
môi đợc chọn thờng là một hệ sao cho tốc độ bay hơi không quá nhanh.
Nếu chọn hệ dung môi bay hơi quá nhanh, hậu quả sẽ làm màng bóng cứng,
tối màu, không bóng và dễ làm phồng rộp. Khi chọn hệ dung môi có tốc độ
bay hơi quá chậm rất dễ dẫn tới bề mặt màng bóng bị dính, làm giảm năng
suất, có thể gây ra hiện tợng đục mờ do hơi nớc khuếch tán vào.
Điểm chớp cháy
Điểm chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó hỗn hợp dung môi sẽ bắt lửa. Để
đảm bảo an toàn trong sản xuất, sau khi xây dựng đợc hệ dung môi cần xác
định điểm chớp cháy.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy

Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-21-
Hệ dung môi có điểm chớp cháy cao thì sẽ an toàn hơn.
Độ độc hại
Cần tuân thủ nghiêm ngặt an toàn lao động đối với các loại dung môi.
Khi tiến hành sản xuất hoặc thử nghiệm cần có khẩu trang phòng độc, quần áo
và bảo hộ không them khí nhằm ngăn chặn hơi dung môi ngấm qua da vào
ngời.
c- Dung môi pha loãng
Dung môi pha loãng là những chất lỏng hữu cơ, khi sử dụng một mình
sẽ không thể hòa tan hoàn toàn chất tạo màng. Tỷ lệ dung môi pha loãng trên
dung môi thực là giới hạn pha loãng vì nếu tăng thêm dung môi pha loãng thì
một phần polime sẽ keo tụ. Cũng nh khi sử dụng sản phẩm, dung môi thực
bay hơi sẽ kéo theo dung môi pha loãng bay, tỷ lệ mol dung môi thực trên số
mol dung môi pha loãng đợc gọi là chỉ số vàng nhằm giúp cho ngời sản
xuất xây dựng công thức tối u cho chất làm bóng.
Theo kinh nghiệm của các nhà vật liệu, mỗi loại polime có khối lợng
phân tử hoặc độ dài mạch khác nhau sẽ có tỷ lệ dung môi pha loãng trên dung
môi thực khác nhau.
Trên thị trờng, các nhà cung cấp có thể bán các loại nhũ hóa họ nitro
xenlulo có tính năng tác dụng chung, nhũ mờ, nhũ bóng, dung môi pha loãng
và các chất phụ gia tăng cờng tính chất dàn chảy đều, các loại pigment hoà
tan vào môi trờng nitro xenlulo trong đó có thể bao gồm kim loại rất khó
chuẩn bị trong môi trờng nớc.
Để có hiệu ứng anilin trong suốt, nhũ đợc nhuộm màu với chất nhuộm
tan trong dung môi, Nếu nh muốn màu có ánh nh ngọc trai thì dùng ngọc

trai thật nghiền trong máy nghiền hoặc dùng một số muối kim loại thì rẻ hơn.
Các loại này đều có thể mua đợc cùng với các loại dung môi dễ bắt lửa hoặc
khó bắt lửa với hỗn hợp dung môi pha loãng tơng ứng. Một hỗn hợp thờng
có tỷ lệ 4 phần nhũ đã hoà tan và 6 phần dung môi pha loãng đối với hầu hết
các loại màng bóng.
Sản phẩm hoàn chỉnh từ màng nitroxenlulo có u điểm là bền nớc, vì
vậy chúng thờng đợc dùng làm lớp màng trên cùng cho một số màng màu
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-22-
từ polyme, da bọc đồ và các loại da có hai màu, , màng đợc tạo ra không bị
thấm khí hoặc hơi nớc. Da khi bị thấm khí và hơi nớc thì không thể dùng để
làm giầy và quần áo đợc. Tuy nhiên loại da này bền trong các dung môi dùng
cho tẩy rửa bởi các chất này có thể tẩy chất hoá dẻo và chất làm mềm ra khỏi
màng bóng.
d- Chất dẻo hóa và chất làm mềm
Trong kỹ thuật ngời ta thờng gọi là chất tăng cờng hay chất cải
thiện. Nhiệm vụ chất dẻo hóa là làm cho liên kết giữa các nguyên tử trong
mạch polime trở nên linh động, dễ uốn, quay quanh nguyên tử trung tâm.
Đôi khi ngời ta thờng nhầm lẫn chất hóa dẻo với chất làm mềm, chất
làm mềm thờng đợc dùng là các dầu thực vật khi sử dụng chất làm mềm có
vai trò nh chất đệm giữa các mạch polime. Chất làm mềm thờng đợc dùng
cùng với chất dẻo hóa, tuy nhiên tỷ lệ không lớn vì nó làm cho màng mất tính
cứng. Chất làm mềm đôi khi đợc gọi là phụ gia gia công.
Với nitroxenlulo thì có thể hoà tan hoặc tạo gel đợc khi dùng vi các
chất hóa dẻo. Các chất hóa dẻo điển hình là: diethyl ftalat, dibuthyl phtalat

(nhiệt độ sôi 210-230
0
C) và triphenyl photphat (điểm sôi 260-290
0
C). Nó có
thể rắn lại ở nhiệt độ thờng nh campho, còn xeton thì có thể hoà tan chất
hoá dẻo. Có nhiều loại chất hoá dẻo tuỳ theo giá cả, độ bền ánh sáng, độ bay
hơi, mùi và khả năng thích ứng với các thành phần khác trong giai đoạn hoàn
thiện cũng nh các tính chất tạo keo mà ta lựa chọn sử dụng. Khi tỷ lệ chất
hoá dẻo so với nitro xenlulo tăng lên thì màng khô sẽ trở nên dẻo, mềm và co
dãn nhiều hơn cho đến khi đạt đợc mức độ giống nh gel dính. Tính chất
dính thì tốt cho việc phủ màng vào da nhng lại bất lợi khi tiếp xúc vào bề mặt
của da nh là quai cầm, ngời sử dụng sẽ cảm thấy bề mặt da có tính nhờn
nh là dầu hoặc sáp. Các chất dẻo hoá khác nhau có thể cho nhiều kết quả
khác nhau nhng mà thờng có thể giảm bớt độ dính bằng cách cho thêm chất
làm mềm.
Chất làm mềm hoặc chất dẻo hoá không phải dạng keo: Là loại chất
nh dầu, bình thờng không tan, không làm gel hoá nitroxenlulo. Có thể trộn
lẫn các chất này với các chất dẻo hoá thực với một tỷ lệ nhất định thì hỗn hợp
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy


Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-23-
này có thể gel hoá nitroxenlulo. Hydro carbon cũng đợc dùng nhng mà tốt
nhất là dùng dầu thực vật nh dầu thầu dầu hoặc dầu lanh. Những loại dầu này
có thể bị oxy hoá một phần và polyme hoá một phần bằng cách sục khí khiến
nó nhớt hơn. Màng tạo đợc có thể mềm giống nh là chỉ sử dụng một mình

chất dẻo hoá nhng lại ít dính hơn rất nhiều. Thờng thì những chất làm mềm
này rẻ hơn chất dẻo hoá. Tuy nhiên nếu nh pha quá giới hạn thì sản phẩm sẽ
mất tính đồng nhất và phần chất dầu còn thừa sẽ nổi lên trên bề mặt của màng
bóng tạo ra tính chất nhờn nh mỡ khiến màng khó bám vào da. Loại chất làm
mềm này cũng có tác dụng làm bóng cho sản phẩm da đã đợc hoàn thành.
Tính dòn của màng bóng: Khi chất dẻo hoá bị phân hủy hoặc mất đi là
một điểm yếu khi sử dụng nitroxenlulo lên da trong quá trình hoàn thiện. Sau
khi làm khô và làm ổn định cả hai loại chất dẻo hoá và chất làm mềm đều có
thể khiến lớp màng bám vào sợi da sau đó sợi da mềm đi khi màng trở nên
cứng. Kết quả là trong quá trình sử dụng, màng bóng có xu hớng rạn vỡ khi
gấp nếp hoặc kéo căng bề mặ da, thậm trí có thể bị bong ra, điều này phụ
thuộc vào loại da và viêc lựa chọn hệ chất dẻo hoá. Một giải pháp hiệu quả
hơn là phủ lên bề mặt da một lớp polyacrylat kín trớc khi phủ lớp nitro
xenlulo. Điều này sẽ ngăn chặn chất dầu làm mềm và nhiều loại chất dẻo hoá
khác thấm vào da. Lớp phủ polyacrylat có thể bị ngấm hoặc tạo gel một phần
với dung môi của màng bóng tạo ra sự kết dính giữa hai lớp. Nếu sử dụng
màng ngăn bằng cazein thì sẽ không có hiện tợng trên.

e- Chất nhũ hóa hay chất phân tán
Chất nhũ hóa là các chất hoạt động bề mặt có phân cực hoặc không
phân cực, trong dung dịch keo, chất nhũ hóa bao quanh hạt keo ngăn cản sự
tơng tác giữa các hạt keo (hạn chế keo tụ). Vì vậy đối với hệ nhũ tơng, chất
nhũ hóa có vai trò chống lại sự sa lắng, đảm bảo độ ổn định của dung dịch nhũ
tơng.
Chất nhũ hóa thờng đợc dùng cho các polime huyền phù, nhũ tơng
trong môi trờng nớc.
Có ba loại chất phân tán chính: chất phân tán cation, anion và hệ không
phân cực.
Mã số: 175.08/RD/HĐ-KHCN Viện Nghiên cứu Da - Giầy

Nghiên cứu công nghệ điều chế chất làm bóng (topcoat) sử dụng trong công
nghiệp thuộc da PGS.TS.Ngô Đại Quang

-24-
Trong nhóm các chất phân tán anion có các carboxyl cho các muối:
alkyl sunphat, alkyl sulphonat, xantogenat, ditiophotphat.
Thuộc nhóm các chất phân tán cation là các muối của các amin bậc 1,
2,3 và cả muối amoni bậc 4.
Các chất phân tán không ion là những chất không phân cực, không có
khả năng phân ly thành ion và tan kém trong nớc, nh lauryl ete.
Phần lớn các chất làm bóng đều dùng hệ phân tán anionic nên chúng có
thể đợc trộn lẫn với các dung dịch cazein anionic, past pigment, các chất màu
axit, các loại parafin Các tác nhân phân tán có thể là sulphat ancol béo, các
loại xà phòng, đôi khi với một ít nhũ tơng bảo vệ tan trong nớc để tạo ra
một ít tính nhớt (ví dụ nh: cazein, muối polyacrylat ). Nh vậy chúng sẽ ổn
định hơn tại pH cao và kết tủa hoặc đông tụ lại trong môi trờng axit với sự có
mặt của các cation, nồng độ muối cao, nồng độ cồn, keton và các chất hoà tan
khác cao. Độ ổn định của chất phân tán là một yếu tố quan trọng trong quá
trình hoàn thiện da và có thể thay đổi theo độ pH, lợng tác nhân phân tán
hoặc là lợng keo bảo vệ.
Nếu nh sử dụng chất phân tán không ion thì sẽ có độ ổn dịnh cao hơn
rất nhiều trong những điều kiện tơng tự taọ ra việc xâm nhập tốt hơn vào da
thuộc crom cation hoặc thuộc axit. Cả các tác nhân anion hoặc cation đều có
thể có mặt trong trờng hợp này.
Chất phân tán cation sử dụng chất hoạt động bề mặt cation, chúng ổn
định hơn khi có độ pH thấp và sự có mặt cuả cation nên chúng dễ dàng đông
tụ lại (dầu thực vật, dầu sulphat, nhựa anionic) chúng có tác dụng chủ yếu tạo
nên màng trám kín trên các loại da anionic và thờng đợc thêm lớp nhựa
anionic.

Do cỡ hạt hình thành của polime phân tán rất nhỏ so với mạng lới da,
vì vậy nếu các hạt nhỏ này đợc ổn định lại đúng chỗ dựa trên lớp đông tụ thì
chúng có thể xuyên vào bề mặt lớp da ngấm đầy nớc dễ dàng.
Phân tán polime tổng hợp là keo - tổng hợp thờng đợc tạo ra từ
axetilen hoặc từ sản phẩm của quá trình lọc dầu đợc polime hoá để tạo ra hợp
chất trong suốt, mềm, có dầu và không tan trong nớc . Hợp chất này thuộc