Nghiên cứu và thiết lập các thông số kỹ thuật tối ưu trong quá trình thuộc da phèn chrome

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

ĐẶNG THỊ XUÂN HỒNG

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT LẬP
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT TỐI ƯU
TRONG QUÁ TRÌNH THUỘC DA PHÈN CHROME
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ HÓA HỮU CƠ
MÃ SỐ NGÀNH : 2.10.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2007


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Hà Dương Xuân Bảo

TS. Phạm Thành Quân

Cán bộ chấm nhận xét 1: ................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2: ................................................................

Luận văn Thạc só được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ....... tháng ....... năm 2007


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Tp. HCM, ngày. . . . tháng 01 năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên:

ĐẶNG THỊ XUÂN HỒNG

Phái:

Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 26 – 08 – 1980

Nơi sinh: TP.HCM

Chuyên ngành:

MSHV: 00504109

I-

Công nghệ hóa học

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT TỐI ƯU TRONG
QUÁ TRÌNH THUỘC DA PHÈN CHROME
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Tổng quan về thuộc da phèn Chrome.
2. Nghiên cứu và khảo sát mối tương quan giữa hàm lượng crom, thời gian thuộc
và nhiệt độ dung dịch ban đầu trong quá trình thuộc da.
3. Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật trong quá trình thuộc da: hàm lượng crom –
nhiệt độ dung dịch ban đầu – thời gian thuộc bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm trực giao để định hướng cho quá trình sản xuất.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V-

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. HÀ DƯƠNG XUÂN BẢO
TS. PHẠM THÀNH QUÂN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS. HÀ DƯƠNG XUÂN BẢO TS. PHẠM THÀNH QUÂN

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.
Ngày
TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH

tháng 01 năm 2007

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH



Lời cảm ơn
]^
Xin chân thành cảm ơn thầy TS. Hà Dương Xuân Bảo và thầy TS. Phạm
Thành Quân đã nhiệt tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi
hoàn thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn chú Huỳnh Quốc Phong – chủ cơ sở thuộc da Kim
Thành TP.HCM và chú Cương –phụ trách kỹ thuật, đã hướng dẫn tôi trong thời
gian làm đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn chú Lê Thanh Lâm – phó giám đốc công ty cùng
toàn thể các chú, các anh trong Công ty cổ phần thuộc da Tây Đô Cần Thơ đã
nhiệt tình giúp đỡ trong thời gian tôi làm việc và thực tập tại đây.
Xin cám ơn các anh (chị) và các bạn Học viên Cao học lớp CNHH -K15
đã hỗ trợ tôi trong suốt thời gian tham gia Khóa học.
Cuối cùng, xin được chân thành cám ơn Mẹ và những người thân trong gia
đình đã luôn quan tâm, động viên và tạo điều kiện để tôi có thể hoàn tất luận
văn thạc só.


TÓM TẮT
Một trong những vấn đề ưu tiên trong phương hướng hoàn thiện kỹ thuật của
ngành thuộc da Việt Nam nhằm nâng cao sức cạnh tranh trong giai đoạn kinh tế toàn
cầu là «Nâng cao hiệu suất sử dụng crom trong công nghệ thuộc da bằng việc
nghiên cứu, thiết lập và lựa chọn các thông số tối ưu cho phù hợp với thiết bị sử
dụng, nhằm tối ưu hóa việc sử dụng và tái sử dụng crom trong quá trình thuộc, tối đa

hóa lượng crom hấp thụ trong da và tối thiểu hóa lượng crom thải ra môi trường xung
quanh. »
Đề tài đã khảo sát quá trình thuộc da bò bằng phèn crom (bắt đầu: kể từ lúc
cho crom vào đến khi kết thúc quá trình :da đạt nhiệt độ co trên 1000C), cụ thể:
9 Hàm lượng bột crom, tính theo hệ số K: 5.5%
9 Nhiệt độ dung dịch ban đầu (sau công đoạn axit hóa):

33 - 36 0C

9 Thời gian quá trình thuộc (tính từ sau axit hóa): 6.7 – 7.5 giờ
9 Hàm lượng crom trong da thuộc, % Cr203:

3.12

Các kết quả thu được của đề tài sẽ làm cơ sở khoa học cho việc xác định “các
thông số kỹ thuật tối ưu” cho công đoạn thuộc, đồng thời tạo cơ sở cho nghiên cứu
tiếp theo “các thông số kỹ thuật tối ưu” cho các công đoạn khác trong quy trình
thuộc da từ da tươi đến da thành phẩm. Điều đó góp phần làm tăng hiệu quả kinh tế,
sử dụng hợp lý thiết bị và hóa chất, nâng cao tính cạnh tranh, đồng thời giảm thiểu
chất thải và góp phần bảo vệ môi trường. Đó là một trong những vấn đề mà nhà
nước và các doanh nghiệp rất quan tâm hưởng ứng, hướng đến trong tương lai đối
với sự phát triển bền vững của Ngành Da-Giày Việt Nam.


ABSTRACT
To be competitive in the globalized economy, the Vietnam leather industry
has focused on optimizing the leather chroming process. In other words, the industry
tries to utilize the available information and equipment as well as researching for
new technique that helps to maximize the chrome absorption in leather, hence, to
minimize chromium discharge to the environment.

Researches of this paper about alum chrome tannage from giving chrome
powder to the end of process (when contracted temperature of leather is over 1000C)
include:
9 Content of chrome powder : K = 5.5%
9 Temperature of the first solution ( after acid process): 33 - 36 0C
9 Process time : 6.7 – 7.5 hours
9 Content of chrome in tanned leather, % Cr203 :

3.12

The study result of this paper will help to identify the optimal specifications
for chroming process. The result can also be utilized in other stages of leather
manufacturing from raw hide to finished products. In short, being world-class
completive as well as protecting the environment is today’s government and the
leather industry main concern regard to its sustainable future.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................1
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THUỘC DA ...........................2
1.1 Tổng quan về ngành thuộc da ..................................................................3
1.1.1 Sơ lược về lịch sử hình thành và phát triển ngành thuộc da ...............3
1.1.2 Vị trí của ngành thuộc da và ngành công nghiệp da giày trong
nền kinh tế Việt Nam ...........................................................................4
1.1.3 Một số phương hướng hoàn thiện kỹ thuật trong ngành thuộc
da Việt Nam ..........................................................................................6
1.2 Tổng quan về công nghệ thuộc da ...........................................................9
1.3 Tổng quan về da nguyên liệu .................................................................11
1.3.1 Cấu tạo của da nguyên liệu ...............................................................11
1.3.2 Thành phần hóa học của da nguyên liệu...........................................14

1.3.3 Tính chất của da nguyên liệu .............................................................16
1.4 Sơ đồ quy trình công nghệ thuộc da ......................................................19
1.4.1 Giai đoạn 1: Thuộc (Tiền thuộc – Thuộc) .........................................20
1.4.2 Giai đoạn 2: Nhuộm (Tái thuộc – Nhuộm)........................................23
1.4.3 Giai đoạn 3: Sơn (Hoàn thiện) ...........................................................25

PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT THUỘC VÀ PHƯƠNG
PHÁP THUỘC DA .........................................................................................28
2.1 Các chất thuộc .........................................................................................29
2.1.1 Phân loại các chất thuộc.....................................................................29
2.1.2 Công dụng của các chất thuộc ...........................................................31
2.2 Cơ chế và phương pháp thuộc da...........................................................34


2.2.1 Mục đích của quá trình thuộc .............................................................34
2.2.2 Cơ chế tương tác giữa da và chất thuộc .............................................35
2.2.3 Các phương pháp thuộc ......................................................................38
2.2.4 Hiệu quả của quá trình thuộc .............................................................41
2.2.5 Các tính chất hóa lý trong công nghệ thuộc da .................................42
2.3 Các thông số kỹ thuật của quá trình thuộc da .....................................48
2.3.1 Hệ số K (tỉ lệ lượng nước hay hoạt chất sử dụng so với DNL) ........48
2.3.2 pH dung dịch .......................................................................................50
2.3.3 Nhiệt độ dung dịch..............................................................................51
2.3.4 Thời gian thuộc ...................................................................................52
2.3.5 Số lần tái sử dụng dung dịch ............................................................. 52
2.3.6 Cường độ tương tác cơ học .................................................................52

PHẦN III: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................54
3.1 Thiết bị thí nghiệm ..................................................................................55
3.1.1 Mô hình thùng quay thí nghiệm .........................................................55

3.1.2 Mô hình thiết bị đo nhiệt độ co của da ..............................................56
3.2 Tổng quan của chất thuộc crom ............................................................57
3.2.1 Tính chất của chất thuộc crom ...........................................................57
3.2.2 Độ kiềm của chất thuộc crom ............................................................59
3.2.3 Điều chế chất thuộc crom ..................................................................61
3.2.4 Công dụng của chất thuộc crom.........................................................62
3.3 Thử nghiệm thuộc crom trong thùng quay thí nghiệm .......................64
3.3.1 Đơn công nghệ của quy trình thuộc thử nghiệm ...............................64
3.3.2 Nguyên liệu và hóa chất chính dùng trong thí nghiệm .....................65
3.3.3 Tính chất hóa học của chất thuộc crom .............................................66


3.3.4 Cơ chế liên kết crom – da trong quá trình thuộc ...............................67

PHẦN IV: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC
NGHIỆM ..........................................................................................................71
4.1 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất thuộc crom K đến
quá trình thuộc da bò bằng phèn crom (trong thùng quay thí
nghiệm) ...........................................................................................................72
4.1.1 Xây dựng đồ thị Tco = f(τ) biểu diễn ảnh hưởng của thời gian
thuộc τ đến nhiệt độ co của da thuộc Tco – ứng với các giá trị hàm
lượng crom khác nhau .........................................................................................72
4.1.2 Xây dựng đồ thị τ = f(K) biểu diễn ảnh hưởng của hàm lượng
crom K đến thời gian thuộc τ - ứng với các giá trị nhiệt độ co khác
nhau của da thuộc ................................................................................................81
4.1.3 So sánh kết quả thí nghiệm ................................................................83
4.1.4 Biện luận và chọn kết quả tối ưu về thông số hàm lượng K............84
4.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch thuộc đến quá
trình thuộc da bò bằng phèn crom (trong thùng quay thí nghiệm) ...........85
4.2.1 Xây dựng đồ thị Tco = f(τ) biểu diễn ảnh hưởng của thời gian

thuộc τ đến nhiệt độ co của da thuộc Tco – ứng với các giá trị nhiệt độ
dung dịch ban đầu ................................................................................................85
4.2.2 Xây dựng đồ thị τ = f(Tdd) biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ
dung dịch Tdd đến thời gian thuộc τ - ứng với các giá trị nhiệt độ co
khác nhau của da thuộc .......................................................................................88
4.2.3 So sánh kết quả thí nghiệm ................................................................90
4.2.4 Biện luận và chọn kết quả tối ưu về thông số nhiệt độ dung
dòch Tdd

......................................................................................................................................................................... 91


4.3 Khảo sát lượng crom trong da thuộc thành phẩm...............................92
4.3.1 Xây dựng đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa hàm lượng
crom trong da thuộc theo thời gian ở Tco khác nhau ..........................................92
4.3.2 So sánh kết quả. Biện luận ................................................................93
4.4 Khảo sát lượng crom trong nước thải ...................................................94
4.5 Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật trong quá trình thuộc da ...............97

PHẦN V: ĐÁNH GIÁ, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................100
5.1 Đánh giá sơ bộ về hiệu quả kinh tế và môi trường............................101
5.2 Kết luận và kiến nghị............................................................................101
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 104

PHỤ LỤC
1. Các chỉ tiêu chất lượng của da phèn ..........................................................i
2. Dự toán chi phí sản xuất ........................................................................... ii
3. Các phương pháp xác định hàm lượng crom........................................... iii
4. Các hóa chất thuộc và công dụng ............................................................vi
5. Ảnh hưởng của pH đến tính chất của da thuộc ...................................... vii

6. Môi trường và xử lý chất thải trong ngành thuộc da ............................ viii
7. Sự thay đổi pH theo thời gian thuộc .........................................................xi
8. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ cuối lên hiệu suất thuộc ..................... xiii
9. Bảng kết quả chỉ tiêu phân tích crom của Trường ĐHKHTN...............xiv
10. Giấy xác nhận thực tập tại Công ty Da Tây Đô (Cần Thơ) ...................xv


KÝ HIỆU - CHỮ VIẾT TẮT
1.

BTP...............................Da bán thành phẩm

2.

CNTD ...........................Công nghệ thuộc da

3.

Crôm hóa trị 3 ..............Cr3+ ,Cr(+3)

4.

Crôm hóa trị 6 ..............Cr6+ ,Cr(+6)

5.

Crôm .............................Cr, crom, chrome, Crom

6.

Crôm(III) oxít...............Cr203

7.

DN ................................Doanh nghiệp

8.

DNL..............................Da nguyên liệu

9.

DTP ..............................Da thành phẩm

10.

Giờ................................h, hour, g

11.

HT.................................Hoàn thiện

12.

KHKT...........................Khoa học kỹ thuật

13.

MQ................................Mao quản

14.

NCNDG........................Ngành công nghiệp Da-Giày

15.

Nhà máy .......................NM

16.

NTD..............................Ngành thuộc da

17.

ĐVCS ...........................Động vật có sừng (trâu, bò…)

18.

QT.................................Quá trình

19.

QTCNTD......................Quy trình công nghệ thuộc da

20.

SF..................................Đơn vị đo diện tích da (SF= 9,29 dm2)

21.

SX .................................Sản xuất

22.

TL-NV ..........................Tẩy lông-Ngâm vôi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Tỉ lệ các chất trong da tươi của ĐVCS sau công đoạn lột mổ .......14
Bảng 1.2 Thành phần của các nguyên tố trong da sấy khô ...........................15
Bảng 1.3 Tỉ lệ các thành phần chính trong protein của da ĐVCS .................16
Bảng 2.1 pH của quá trình thuộc ....................................................................51
Bảng 3.1 Mối liên hệ giữa hiệu quả thuộc - Độ kiềm của muối crom.........60
Bảng 3.2 Nhiệt độ co của từng loại da khác nhau ..........................................63
Bảng 4.1 Biến thiên nhiệt độ co (T, 0C) theo thời gian thuộc ......................73
Bảng 4.2 Biến thiên thời gian theo K ứng với các giá trị nhiệt độ co ...........81
Bảng 4.3 Nhiệt độ co của da (Tco, 0C), theo thời gian thuộc (τ, giờ) ứng
với các giá trị nhiệt độ dung dịch ban đầu khác nhau .......................................85
Bảng 4.4 Biến thiên thời gian theo nhiệt độ dung dịch ban đầu
ứng với các giá trị nhiệt độ co khác nhau ..........................................................88
Bảng 4.5 Sự biến thiên crom(III) oxít trong da theo thời gian .......................92
Bảng 4.6 Sự thay đổi hàm lượng Cr203 trong nước thải(g/l) theo thời gian
của quá trình thuộc ..............................................................................................94
Bảng 4.7 Điều kiện thí nghiệm được chọn......................................................97
Bảng 4.8 Kết quả và điều kiện thí nghiệm ma trận thực nghiệm trực giao
cấp I .....................................................................................................................97
Bảng 4.9

Kết quả tính bước chuyển động của các yếu tố .............................99

Bảng 4.10 Kết quả thí nghiệm theo hướng dốc đứng ......................................99
Bảng 5.1 Đánh giá các thông số kỹ thuật giữa nhà máy - thí nghiệm.........101


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1

Trong một cơ sở thuộc da ở Châu Âu (năm 1929)...........................4

Hình 1.2

Một số sản phẩm chủ lực từ da thành phẩm ...................................5

Hình 1.3

Cấu tạo cơ bản của da động vật ......................................................12

Hình 1.4

Hình dáng đặc trưng của da nguyên liệu (trâu bò) .........................14

Hình 1.5

Sơ đồ minh họa sự đông tụ protein .................................................18

Hình 1.6

Sơ đồ tổng quát của công nghệ thuộc da ......................................20

Hình 1.7

Sơ đồ tổng quát quy trình CNTD giai đoạn 1

Hình 1.8

Sơ đồ tổng quát của giai đoạn 2 ....................................................24

Hình 1.9

Sơ đồ tổng quát của giai đoạn 3......................................................26

Hình 2.1

Các tương tác giữa da-dung dịch-thiết bị khi thùng quay ..............35

Hình 2.2

Sự biến dạng các mao quản ...........................................................36

Hình 2.3

Khuếch tán của hoạt chất vào bên trong cấu trúc của da .............36

Hình 2.4

Cơ chế của quá trình thuộc da

Hình 2.5

Hình minh họa: thuộc ướt và thuộc khan ......................................39

Hình 2.6

Một tấm da Wetblue ........................................................................40

Hình 2.7

Sự thay đổi điện tích trong cấu trúc collagen ...............................44

Hình 2.8

Cơ sở của phương trình Donnana

Hình 2.9

Mô hình phân bố các amino axit trong phân tử collagen

.............................21

.....................................................37

................................................44
...........46

Hình 2.10 Sự phân bố các yếu tố tónh điện trong cấu trúc da.........................46
Hình 2.11 Thùng quay (dạng động)

..............................................................49

Hình 2.12 Bể bán nguyệt (dạng tónh) ............................................................49

Hình 2.13 Thùng quay thí nghiệm dạng nằm ngang .......................................53
Hình 2.14 Thùng quay dạng nghiêng ...............................................................53


Hình 3.1

Thùng quay thí nghiệm ..................................................................55

Hình 3.2

Sự tương tác trong thùng quay

Hình 3.3

Máy đo độ co rút của da ...............................................................56

Hình 3.4

Sự thay đổi độ kiềm của muối Crom .............................................60

Hình 3.5

Liên kết collagen với các chất thuộc ............................................63

Hình 4.1

Nhiệt độ co theo thời gian ứng với hàm lượng crom: K=5 ..........74

Hình 4.2

Nhiệt độ co theo thời gian ứng với hàm lượng crom : K=5.3 .......75

Hình 4.3

Nhiệt độ co theo thời gian ứng với hàm lượng crom: K=5.5 .......76

Hình 4.4

Nhiệt độ co theo thời gian ứng với hàm lượng crom: K=5.7 .......77

Hình 4.5

Nhiệt độ co theo thời gian ứng với hàm lượng crom: K=6.............78

Hình 4.6

Nhiệt độ co theo thời gian ứng với hàm lượng crom: K=6.5 .........79

Hình 4.7

Nhiệt độ co theo thời gian ứng với hàm lượng crom khác nhau ....80

Hình 4.8

Biến thiên của thời gian thuộc vào hàm lượng chất thuộc crom

.....................................................55

ứng với từng giá trị nhiệt độ co đạt được của da thuộc .....................................82
Hình 4.9

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc nhiệt độ co của da theo thời gian

ứng với từng nhiệt độ dung dịch ban đầu ..........................................................87
Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thời gian theo nhiệt độ dung dịch
ban đầu ứng với nhiệt độ co................................................................................89
Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên crom (III) oxit trong da theo thời
gian thuộc ..........................................................................................................93
Hình 4.12 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi crom oxit trong nước thải theo thời
gian thuộc ..........................................................................................................95


1

MỞ ĐẦU
Ngành công nghệ thuộc da bao gồm nhiều công đoạn khác nhau dùng để chế
biến da nguyên liệu từ da tươi (hoặc da muối) tạo thành những loại da thành phẩm
(hay còn gọi là da thuộc), phục vụ cho nhu cầu cuộc sống hằng ngày của con người.
Để tạo ra da thành phẩm, da tươi của động vật phải trải qua nhiều công đoạn
khác nhau với số lượng hóa chất và nước sử dụng rất nhiều, trong đó quan trọng nhất
là công đoạn thuộc tạo ra da phèn (da wetblue). Da thành phẩm có nhiều chức năng
và đặc tính tốt hơn da nguyên liệu nhưng vẫn không làm thay đổi bản chất của da tự
nhiên (chịu nhiệt tốt, thông thoáng, đàn hồi...). Điều đó giải thích vì sao các vật
dụng làm bằng sản phẩm da thuộc từ da tự nhiên có giá trị kinh tế và giá trị sử dụng
cao, được ưa chuộng hơn các loại vật liệu khác (simili, carton, vải…).
Mục đích của đề tài: là nghiên cứu, thiết lập các thông số kỹ thuật tối ưu
trong quá trình thuộc da phèn crom gồm : Hàm lượng crom (K), Thời gian (τ), Nhiệt
độ dung dịch (T). Việc áp dụng các thông số tối ưu sẽ giúp cải thiện năng suất thiết
bị, tiết kiệm hóa chất, nước, thời gian… nâng cao hiệu quả kinh tế và hạn chế ô
nhiễm do chất thải gây ra cho môi trường.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài
♦ Đối tượng nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu các thông số kỹ thuật vận
hành và áp dụng làm thử sơ bộ với công đoạn thuộc da để đánh giá tính khả thi
của đề tài nghiên cứu.
♦ Phạm vi nghiên cứu: Công đoạn thuộc phèn crom.


2

PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
THUỘC DA


3

1.1 Tổng quan về ngành thuộc da
1.1.1 Sơ lược về lịch sử hình thành và phát triển ngành thuộc da
Công nghệ thuộc da được coi là một trong những ngành khoa học ứng dụng cổ
xưa nhất, hình thành từ buổi sơ khai của lịch sử loài người.
Người cổ đại còn biết đem xếp những tấm da theo từng lớp, và cuối cùng
chúng được phủ kín bởi vỏ cây, lá, rễ… và thêm nước vào. Quá trình này kéo dài
hàng tháng, thậm chí cả năm (đối với những tấm da dày).
800 năm trước công nguyên, con người đã phát hiện ra loại muối khoáng hóa
học (phèn) có khả năng thuộc da tốt, nhanh hơn và chất lượng da thuộc tốt hơn.
Theo thời gian, qua quá trình lao động và tích lũy kinh nghiệm thực tế từ cuộc
sống, con người đã biết nâng cao chất lượng da thành phẩm bằng cách thuộc da với
các chất thuộc (tanin) từ thiên nhiên (chiết từ vỏ, thân, rễ cây… của cây có chứa
chất thuộc: tràm, mimosa, đước), các loại muối khoáng mới có tính thuộc tốt (nhôm,
silic, ziriconi, sắt…). Da thành phẩm được thuộc với các chất này đã tăng thời gian

sử dụng, không bị phân hủy khi ngâm trong nước, tăng độ bền sử dụng…
Việc phát hiện ra crom và ứng dụng hợp chất crom vào công nghệ thuộc da
được coi là một trong những phát minh vó đại của ngành thuộc da trong thế kỷ 20,
làm cho công đoạn thuộc da trở nên đơn giản và nhanh hơn, sản phẩm da thuộc
bóng, đẹp, mềm dẻo và bền hơn trước, đặc biệt dùng làm ủng rất tốt.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh của khoa học, ngành thuộc
da cũng dần dần có những bước tiến mạnh với việc tìm kiếm, tổng hợp, sử dụng
nhiều chất thuộc thiên nhiên có chất lượng và hiệu quả cao hơn, đồng thời sử dụng
thêm vật liệu chuyên dùng khác (men, chất hoạt động bề mặt, chất chống mốc…).


4

Hình 1.1- Trong một cơ sở thuộc da ở Châu Âu (năm 1929)
Hơn nữa, việc sử dụng ngày càng nhiều các thiết bị chuyên dùng với mức độ tự
động hóa cao… thay thế lao động thủ công nặng nhọc, việc phát minh và ứng dụng
các công nghệ mới (ứng dụng điện từ - xung động học, thủy - xung động học, vi
sóng…) đã làm giảm đáng kể thời gian sản xuất, giúp cho ngành thuộc da ngày càng
phát triển tốt hơn về chất lượng lẫn hiệu quả kinh tế – kỹ thuật.
Trên thế giới hiện nay, con người đã phát minh ra nhiều loại vật liệu mớùi với
những đặc tính đa dạng, tuyệt vời. Nhưng cho đến này vẫn chưa có một loại vật liệu
nào có thể thay thế được da thuộc vì chúng vẫn thiếu những đặc tính tự nhiên quý
báu như tính hấp phụ sinh học cao (thoáng khí, dễ thoát mồ hôi, nhưng khó cho nước
ngấm vào), mềm mại, bền chắc, cảm quan về vẻ đẹp tự nhiên của bề mặt da – vật
liệu hữu cơ tự nhiên – được cấu tạo từ các axit amin, nguồn gốc của sự sống.

1.1.2 Vị trí của ngành thuộc da và ngành công nghiệp da giày trong nền kinh
tế Việt Nam
Ngành CNTD Việt Nam mặc dù đã có từ lâu đời, một thời gian dài vẫn sản
xuất với công nghệâ “gia truyền“ chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Do đó mẫu mã hạn

5

chế, năng suất và chất lượng chưa cao, chủ yếu sản phẩm làm ra được tiêu thụ trên
thị trường nội địa. Gần đây với sự phát triển chung của nền kinh tế đất nước, việc
mở rộng đầu tư, hợp tác với nước ngoài đã tạo điều kiện cho ngành da Việt Nam
phát triển một bước cao hơn và ổn định hơn. Các công ty thuộc da Việt Nam đã
mạnh dạn đầu tư, đổi mới trang thiết bị, quy trình công nghệ và mẫu mã sản phẩm.
Mặt khác, việc nhập vào mộït số thiết bị, máy móc, công nghệ mới và các loại hóa
chất chuyên dùng cần thiết, kết hợp với việc huấn luyện, thử nghiệm và chuyển giao
công nghệ tại chỗ cho các công ty thuộc da Việt Nam từ các nước có ngành CNTD
tiên tiến đã tạo nên một bước phát triển vượt bậc hiện nay.

Giày dép

Y phục

Túi xách, bóp ví

Dây nịt, đai yên

Găng tay.

Bọc nệm, ghế

Trang trí

Quà lưu niệm

Hình 1.2- Một số sản phẩm chủ lực từ da thành phẩm
Đến thời điểm hiện tại, cùng đồng hành với ngành công nghiệp sản xuất giày
dép từ da thuộc, các sản phẩm (túi xách, quà lưu niệm…) làm bằng da tự nhiên


6

(phần lớn từ da trâu bò, da heo và một số từ da trăn, rắn, cá sấu, đà điểu…), ngành
thuộc da được coi là một trong những ngành công nghiệp có lợi thế xuất khẩu, có
đóng góp đáng kể cho sự phát triển kinh tế đất nước.

1.1.3 Một số phương hướng hoàn thiện kỹ thuật trong ngành thuộc da Việt
Nam nhằm nâng cao sức cạnh tranh trong giai đoạn kinh tế toàn cầu, trong đó
ưu tiên cho việc:
a. Nâng cao hiệu quả sử dụng quy trình công nghệ thuộc da truyền thống sẵn
có. Chú trọng tăng cường nâng cao hiệu quả công nghệ, kinh tế và giảm thiểu ô
nhiễm môi trường của các quá trình ướt , đặc biệt đối với quá trình thuộc da bằng
hợp chất crom - được coi là quá trình phức tạp và quan trọng nhất trong toàn bộ
quy trình sản xuất da thuộc từ da nguyên liệu.
b. Nâng cao hiệu suất sử dụng crom trong công nghệ thuộc da bằng việc nghiên
cứu, thiết lập và lựa chọn các thông số tối ưu cho phù hợp với thiết bị, tối đa
lượng crom hấp thụ trong da và tối thiểu lượng crom thải ra môi trường.
c. Tăng cường nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng quy trình công nghệ khép kín,
sản xuất sạch hơn, hoàn lưu dung dịch… nhằm tiết kiệm nguyên vật liệu và giảm
thiểu ô nhiễm môi trường. Cần chú trọng các phương pháp thuộc crom có hiệu
quả công nghệ, kinh tế và môi trường cao hơn như sau:
• Thu hồi hợp chất crom từ các phế phẩm, chất thải có chứa crom.
• Tái sử dụng dung dịch crom nhiều lần với việc tăng cường hoạt chất.
• Dựa vào tương tác mạnh từ tác nhân bên ngoài: lực xung động điện từ, thủy
xung động, siêu aâm, vi soùng…

7

d. Ngoài ra cần nghiên cứu tận dụng các nguồn nguyên vật liệu có sẵn tại Việt
Nam (đước, tràm...), các phế phẩm, thứ phẩm, nguồn thải từ các ngành thuộc da
và các ngành sản xuất khác (bột da vụn, chất thải từ sản xuất da, xác bột mì, sợi
xơ dứa vụn...) và chế biến để tạo nguồn nguyên vật liệu mới cho NTD: chất
thuộc hữu cơ, men trong làm mềm da..., cho việc sản xuất các sản phẩm phụ
phục vụ cho các ngành khác (gelatin-thực phẩm gia súc-keo hữu cơ-phân bón-da
nhân tạo-sợi chỉ protein...).
e. Các đề tài nghiên cứu và sáng chế của nước ngoài:
1. United States Patent 20050069472: Chrome-based product in a hydrolyzed proteic
compound and process for the making thereof.
2. United States Patent 20050268671: Process of taning hide
3. United States Patent 20040168266: Methods and products useful in recovering
and recycling tanins
4. United States Patent 20050120489: Formulation and process for making
formulation for preservation of animal and vegetable tissues
5. United States Patent 20040137093: Process for the provision of a plant extract
containing condensed tanins, with astringent characteristics, modified by
copolymerization, for use in taning and retainning of skins, a plant extract with
astringent characteristics, modified by copolymerization, and use of a modified
plant extract containing tanings.
6. United States Patent 20050125906: Taning agent and curing agent based on
dialdehydes
7. United States Patent 20030000024: Taning leather


8

8. United States Patent 20040109908: Process for modification of the physical and
chemical properties of a plant extract of Acacia Mimosa, a modified plant extract,
and use of a chemically modified plant extract
9. Study on the usage of clinoptilolite type zeolite in leather industry and its effects
on physical and chemical properties of skin. Gokhan ZENGIN*, Bekir YILMAZ**
().
10. The study on determination of chromium content at the sheepskins used some of

the zeolite types in pretaning process. Bekir YILMAZ*, Gokhan ZENGIN**. 35100
Bornova-IZMIR, TURKEY ()
11. A research on modification of acorn of oak tree tanins with H2O2. Hasan
OZGUNAY*, Murat TOZAN**, Ali Nail YAPICI**, Binnur MERICLI YAPICI***, Ozcan
SARI*. ().
12. Antioxidant agents and antioxidant activity of some vegetables on leather. Selime
MENTES COLAK*, Ph.D., Ege University Faculty of Engineering Department of Leather
Engineering ().
13. The alternative methods of the chromium treatment in leather industry waste water.
Celalettin OZDEMIR, Sukru DURSUN, M. Emin ARGUN, Mustafa KARATAS, Selim
DOGAN, Reside OZCAN, Serhan CICEK ()
14. The effectiveness of microwave power in leather technology. Ali OKTAY Prof., Uludag
University Faculty of Engineering and Architecture Department of Electrical
Engineering ().

Tất cả những phương hướng trên đều có những điều kiện thuận lợi và khó khăn
riêng của nó, rất cần được quan tâm nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm nhằm
mục đích giúp quá trình thuộc đạt hiệu quả cao nhaát.


9

1.2 Tổng quan về công nghệ thuộc da
Ngành công nghiệp sản xuất da (leather industry) bao gồm rấât nhiều công
đoạn sản xuất khác nhau, dùng để chế biến, gia công da nguyên liệu và bán thành
phẩm, tạo thành những loại da thành phẩm, phục vụ cho nhu cầu cuộc sống hằng
ngày của con người.
Mục đích của ngành công nghệ thuộc da là chế biến từ da nguyên liệu thành
da thành phẩm với những đặc tính cần thiết đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong đời
sống con người.
Môn học Công nghệ thuộc da áp dụng thành tựu khoa học của hóa lý, hóa vô
cơ, hóa hữu cơ, công nghệ sinh học…
9 Trong việc nghiên cứu, thiết lập, ứng dụng và phát triển ngày càng nhiều các
quy trình công nghệ mới và hiệu quả nhất về mặt công nghệ và kinh tế; giảm
thiểu sức lao động thủ công của con người và bảo đảm môi sinh;
9 Nhằm mục đích sản xuất, chế biến da sống động vật thành các sản phẩm da
thuộc (đa dạng về chủng loại và lónh vực ứng dụng; phong phú về mẫu mã và
màu sắc; phù hợp về chất lượng và giá cả với nhiều tính chất ưu việt mà da
sống không có được tính hấp phụ sinh học, tính chịu nhiệt, chống thấm nước,
bền với môi trường khắc nghiệt…);
9 Nhằm phục vụ ngày càng tốt hơn cho nhu cầu sử dụng và giảm thiểu ô nhiễm
môi trường, phát triển bền vững cho đời sống của con người và xã hội.
Tùy theo đặc tính khác nhau của tác động bên ngoài vào da nguyên liệu, các
công đoạn trên được chia thành 2 nhóm đặc trưng là quá trình và thao tác, cụ thể
như sau:


10

ƒ Quá trình bao gồm các công đoạn hóa và hóa-lý, trong đó da bị tác động do
những tác nhân hóa học (hóa chất), hóa-lý (nhiệt độ, áp suất, ma sát…) trong

cùng một lúc với số lượng nhiều, trong suốt một thời gian dài (tính bằng ngày,
giờ, phút..) làm thay đổi chủ yếu tính chất hóa học của da (thành phần hóa học,
cấu trúc) và các tính chất vật lý khác (độ bền, mềm dẻo, dãn nở, căng), màu sắc
(trắng, xanh, màu…). Ví dụ :
- Công đoạn tẩy lông-ngâm vôi, thuộc, nhuộm… được thực hiện trong thùng
quay hoặc hồ chứa. Trong đó DNL luôn chịu sự tác động của các dung dịch
hóa chất khác nhau (còn gọi là quá trình ướt vì lúc nào nguyên liệu cũng
nằm trong môi trường dung dịch, ẩm ướt).
ƒ Thao tác gồm các công đoạn cơ học, trong đó DNL chịu sự tác động cơ học của
thiết bị máy móc hoặc công cụ thủ công, mỗi lần da chỉ được chế biến hoặc gia
công theo từng tấm hoặc từng con trong thời gian ngắn (tính bằng giây, phút…),
làm thay đổi chủ yếu hình dáng bên ngoài của da (kích thước, diện tích, độ
dày…) và các tính chất vật lý khác (màu sắc, độ phản quang, độ cảm quan bề
mặt…). Ví dụ :
-

Chẻû (cưa) da làm 2 lớp theo mặt cắt của tấm da, tăng diện tích sử dụng,
giảm bề dày, giảm độ bền

♦ Quy trình công nghệ thuộc da bao gồm rấât nhiều công đoạn (cả quá trình lẫn
thao tác) khác nhau, được tiến hành theo một thứ tự nhất định, dùng để chế biến
gia công DNL thành DTP.
9 Mọi công đoạn trong quy trình đều đóng một vai trò quan trọng khác nhau
trong việc chuyển đổi da nguyên liệu thành da thành phẩm.